内蒙古大学化学原理基础实验讲义03单项流动（光滑、粗糙、局部）阻力的测定（B）

1、实验三 单项流动（光滑、粗糙、局部）阻力的测定（B）一.实验目的1.了解直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法。2.掌握光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数与雷诺准数的关系的测定方法，同时掌握测量阀门局部阻力的方法。3.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的技巧。二、实验原理（1）光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数与雷诺准数的关系流体在管道内流动时,由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力大小与管长、管径、流体流速和管道摩察系数有关,它们之间存在如下关系:(21)(22)而(23)式中:d管径(m)Pf直管阻力引起的压强降(pa)摩擦阻力系数l管长(m)流体的密度(kg/m3)u流

2、速(m/s)流体的粘度(pas)直管摩擦系数与雷诺数Re之间有一定的关系,这个关系一般用曲线来表示。在实验装中,直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定,则水的密度和粘度也是定值,所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降Pr与流速u(流量v)之间的关系。根据实验数据和式(22)可计计算出不同流速下的直管摩擦系数i与，用式(23)计算相应的Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,给出与Re的关系曲线。（2）.局部阻力的计算：Hf局=Pf局/=（2P近-P远）/=（u2/2）Hf局-局部阻力引起的能量损失，J/kg。-局部阻力系数，无因次；Pf局-局部阻力引起的压强降，PaP近-近点压

3、差，PaP远-远点压差，Pau-流速，m/s三.实验设备流程:水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽,水循环使用。被测直管段流体流动阻力p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气水倒置型管10来测量。实验系统流程示意图见图一所示四.实验方法及步骤:1.向储水槽内注水,直到水满为止。2.直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。3.大流量状态下的压差测量系统,应先接电予热1015分钟,调好数字表的零点,方可启动泵做实验。4.检查导压系统内有无气泡存在.当流量为零时,若空气

4、水倒置型管内两液柱的高度差不为零,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测取数据。赶气泡的方法:将流量调至最大,把所有的阀门全部打开，排出导压管内的气泡,直至排净为止。5.测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一般测1000,900,800,700,600,500,400,300,200,160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16组数,建议当流量读数小于300Lh时,只用空气水倒置型管测压差P。6.局部阻力测定时关闭阀门3和4，全开或半开阀门7，用测量远端、近端压差并能测出局部阻力系数。7.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源。五.实验注意事项:1.利用压力

5、传感器测大流量下P时,应切断空气水倒置型管闭阀门13、13否则影响测量数值。2.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。3.较长时间未做实验,启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。4再用数字电压表读取压力数据且当导压管内完全充满水时，数字电压表的读数不为零（几Kpa之内的数值）可认为是系统误差，在计算时进行相应的加减。六.实验数据的处理:（1）分别绘出光滑直管段、粗糙直管段Re曲线。（2）局部阻力系数的测定：表一、直管阻力实验数据表（光滑直管内径mm、管长米）t=、(pa.s)、(Kgm3)、仪表的初始读书=KPa序号Q（l/h）RP（KPa）u（m/s）Re（KPa）（mmH2O）12表三、局部阻力实验数据表仪表的初始读书=KPa序号Q（l/h）近端压差远端压差u（m/s）局部阻力压差阻力系数12设备的主要技术数据:1.被测光滑直管段:管径d0.0080(m)管长L1.6(m