化工原理实验2

实验二管路流体阻力实验—、实验目的研究管路系统中的流体流动和输送，其中重要的问题之一，市确定流体在流动过程中的能量损耗。流体流动时的能量损耗（压头损失在的各种阻力。管路中的各种阻力可分为沿程阻力（直管阻力）和局部阻力两大类。本实验的目的，是以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ。二、实验原理截面之间列出机械能衡算方程为gZ+p/ρ+W2/2g=

+p2ρ+W2/2+

J×kg-11 1 1或

2 2 fZ1+p1ρg+w12/2g=2+p2ρg+w22/2g m液柱式中：Z—流体的位压头，m液柱；p—流体的压强，Paw—流体的平均流速，m.s-1hf—单位质量流体因流体阻力所造成的能量损失，J×Kg-1H谓压头损失，m液柱；12（1）水作为试验物系，则水可视为不可压缩流体；Z1=Z2；w1=w2因此（1）和（2）两式分别可简化为=（P1－P2）ρ ×Kg-1H=（P1－P2）ρg m（压头损失两截面之间的压力差（压头差）来测定。失（压头损失，有以下一般形式：=（P1－P2）ρ=λ×（L/）×w2/2 ×Kg-1或Hf=（P1－P2）/ρ×（L/d）×w2/2g m式中；d—圆形直管的直径，m；l—圆形台直管的长度，m；λ（无单位）大量实验研究表明：摩擦系数λ与流体的密度ρ和粘度μdu和管壁粗糙度ε有关。应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度ε/d即λ、ε通过实验册得λRe数据，可以在双对数坐标上标绘出实时，摩擦系数λ与管壁相对粗糙度无关。当流体在直管中呈湍流时，λ对粗糙度有关。当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门和测量仪表等（压头损失系式：Hf=ξw2/2 J*Kg-1或Hf=ξw2/2g m液柱式中：u—连接管件等的直管中流体的平均流速，m*s-1ξ—局部阻力系数（无单位）由于造成局部阻力的原因和条件极为复杂，各种局部阻力系数的具体数值，都需通过实验直接测定。三、实验装置及流程本实验装置主要是由低位水槽、循环水泵、试验管路系统和高位稳压水槽串联组合而成。每条测试管的测压口通过转换阀组UU流程图所示管路的流体阻力实验装置流程1、贮水槽2、循环水泵3、光滑试验管4、粗糙试验管5、扩大与缩小试验管6、孔板流量计7、旋塞8、U形汞柱压差计9、转换阀组10、倒置U形水柱压差计管路的流体阻力实验装置流程1、贮水槽2、循环水泵3、光滑试验管4、粗糙试验管试验管路系统是由五条玻璃直管平行排列，经U形弯管串联连接而成，每条直管上分别配置光滑管、粗糙管、然扩大与缩小管、旋塞和孔板流量计。每根试验管测试段长度，即两测压口距GD（压侧（低压侧U50倍管径。作为试验用水，用循环水泵由低位水槽直接压送进入试验管路系统，由下而上依次流经各种流体阻力试验管，最后流入高位稳压水槽由高位稳压水槽流出的水，返回低位水槽。整个系统构成闭主要设备规格低位水槽容积：0.02m3尺寸：方形400×270×250mm材质：硬聚氯已烯塑料循环水泵型号：AB—25型流量：25L.min-1扬程：4m试验导管每支管径：φ22×1mm每支管长：900mm分别装置：光滑玻璃管φ22×1mm粗糙玻璃管直管φ22×1mmε=0.03mm扩大与缩小管扩大管φ40mm缩小管φ22×1mm玻璃旋塞孔径18~20mm孔板流量计孔径8mm转换阀组规格：φ6mm玻璃旋塞10个组合U刻度：800mmU形汞柱压差几计刻度：300mm四、实验方法实验前准备工作须按如下步骤顺序进行操作：于泵吸入口。逐一检查并排除试验导管和连接管线中可能存在的空气泡。排除空气泡的方法是，先将转换阀组中被检一组测压U直至排尽空气泡再关闭放空阀。必要时可在流体流动状况下，按上述方法排尽空气泡，但这一操作一定要在汞柱压差计上部的短路螺旋夹打开状态下进行，以防压强骤变。而将压差计中的汞指示液冲出。U形压差计的水柱高度，先将转换阀组上的旋塞全计水柱染红。在高位水槽中悬挂一支温度计，用以测量水的温度。实验前需对孔板流量计进行标定，作出流量标定曲线。1）查试验导管中旋塞是否置于全开位置，其余测压旋塞和泵出口阀是否全部关闭。检查后启动循环水泵（3）待流量稳定后，将转换阀组中，与需要测定管路相连的一组旋塞置U（4）当需改换测试部位时，只需将转换一组旋塞测压口接通，压差计显示读数即为第二测（5）改变流量，重复上述操作，测得（6）下不同开度的流体阻力时，由于旋塞开度变小，流量必然会随之下降，为了保持流量不变，需将泵出口阀作相应调（7）实验注意事项：实验前务必将系统内存留的气泡排除干净，否则实验不能达到预期效果。要注意防止旋塞拔出跑水。水槽内水排放干净。五、实验数据记录及整理实验基本参数：d=20mmL=600mm粗糙管的粗糙度ε=0.03d0=8mmdv=18~20mm（（2）实验数据记录实验序号孔板流量计压差读数R/mmHg水的流量Vs/m3*S-1水的温度T/0C水的粘度μ/Pa×s水的密度ρHf1/mmH2OHf2/mmH2O旋塞的压头损失（全开）Hf1/mmH2O孔板流时压头损失Hf2/mmH2O123数据处理

实验序号 1 2 3水的流量μ雷诺准数Re光滑管摩擦