流体流动阻力实验报告

西南民族大学学生实验报告课程名称：化工原理实验教师:实验室名称：BS-305教学单位：化环学院专业：中药学班级：1101班姓名:学号:实验日期：10.31实验成绩:批阅教师:日期:一.实验名称:实验一流体流动阻力的测定二.实验目的:① 握测定流体流动阻②测定直管的摩擦阻力系数入及突然扩大管和阀门的局部阻力系数S。③测定层流管的摩擦阻力。④验证湍流区内摩擦系数入为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。⑤识别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。三.基本原理：直管摩擦阻力系数入测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为:Apklu2 2dAp七=下口d'二即，式中hf——直管阻力，J/kg；/ 被测管长，m；d——被测管内径，m；u——平均流速，m/s；九一一摩擦阻力系数。64滞流（层流）时，Re湍流时，雷诺数2.局部阻力系数S的测定：hfu2匕 2Ap'七,即&=标四.实验装置与流程:1、装置组成部分本实验装置如图1；装置相关参数在化工原理实验指导书上p21的表2-1所示。由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同，所以表2-1中管内径只能做参考。— ;■■■VI■■JF； 郅 〜您 〜您 图1:流体阻力实验装置图1—水箱；2—离心泵；3—压力表；4—孔板流量计；5—上水阀；6—高位水槽7一曾流光流量调节阀；8一阀门管线开关阀；9一球阀；10一截止阀；11一光滑管开关阀12—粗糙管开关阀；13—突然扩大管开关阀；14一流量调节阀2、 开车前准备3、 流体流动阻力实验步骤启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点 对应。系统要排净气体使液体连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察U形压差计的两液面是否水平。读取数据时，应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取7组数据。本次实验层流管不做测定。测完一根管数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条管路，否则全部数据无效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。五、车建佥数据处理1、原始数据记录表如下：根据金属温度计读出来的温度，然后通过查表找出对应水的密度以及粘度并且填入下表：数据记录与处理表光滑管水流量/m3.h-i1.01.21.51.72.02.53.0水温/°c15.515.816.016.216.516.717.0密度p(kg/m3999.0998.9998.9998.9998.8998.8998.7粘度g(x10-3Pa・s)1.12581.11111.11111.11111.09701.09701.0828管内径：20.0mm粗糙管水流量/m3.h-i1.01.21.51.72.02.53.0水温/c12.012.513.013.514.014.214.8密度p(kg/m3999.5999.4999.3999.2999.2999.2999.1粘度g(x10-3Pa•s)1.23631.21951.20281.18691.17091.17001.1404管内径：21.0mm局部阻力水流量/m3.h-i1.01.21.51.72.02.53.0水温/c17.81818.118.218.218.218.2密度p(kg/m3998.6灶序,x10-3枯度仇(Pa•s)1.0559

管内径：管内径：20.0mm计算压力降：\p=pgR表3直管和局部阻力压降序号流量（m3/h）粗糙管压降（Kpa）光滑管压降（Kpa）局部阻力压降（Kpa）11.00.8040.4410.06921.20.9710.6170.11831.51.5100.8920.13841.71.9111.0780.27552.02.1661.3910.38362.53.8622.1560.76573.05.7243.0570.6482、湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数久的计算以粗糙管第一组数据为例计算如下：流量：q=1.0m3.h-i=2.78x10-4m3.s-1,V流速:q 4流速:q 4x2.78x10-3u=—^= =0.802m.s-1A3.14x0.0212q …八 u=-^= =0.802m.s-1A900x3.14x0.02121000雷诺数:1.2363x10-3Re=迎=。函二0®x999.5=13.623x103大于雷诺数:1.2363x10-3ld2 . 2dAp 2x0.021x8200PXd可得：摩擦阻力系数：「瓦？=999.5x1x0.8022=°&5光滑管湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数入的计算类似于粗糙管。局部阻力管系数计算Ap匕Ap匕u2由机械能守恒：h= =S—1^n&=世=2(AP局部-AP光滑)Pu2 pu2以光滑管和局部阻力管的第一组数据为例：qV=1.0m以光滑管和局部阻力管的第一组数据为例：qV=1.0m3.h-1=2.78x10-4m3.s-1u=L=4x2.78x10-3=0.885ms-1A3.14x0.022&=w=2(AP局部-AP光滑

pu2 pu22(5.2-4.5)x1000=179998.6x0.8852-.数据处理结果如下:粗糙管流量q/m3.s-12.78X10-43.33X10-44.17X10-44.72X10-45.56X10-46.94X10-48.333X10-4流速um.s-10.8020.9631.2041.3641.6052.0012.407雷诺数Re13623165712099924115287593597644288阻力系数入0.5250.4400.4380.4320.3530.4050.415

光滑管流量q/m3.h-i2.78X10-43.33X10-444.17X10-44.72X10-45.56X10-46.94X10-48.333X10-4 V 流速um.s-10.8851.0621.3271.5041.7692.2122.654雷诺数Re14297173912204025314301853776046483阻力系数入0.0230.0220.0200.0190.0180.0180.017局部阻力流量q/m3.s-i V 2.78X10-43.33X10-44.17X10-44.72X10-45.56X10-46.94X10-48.333X10-流速um.s-10.8851.0621.3271.5041.7692.2122.654雷诺数Re14304173992204925321301973777546502阻力系数s0.180.210.160.240.240.310.443、根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出％_Re曲线:由图可知，粗糙管随着雷诺数Re增大先减小后增加，变化幅度比较大，这可能是由于系统误差，或者人为操作所造成的误差，读取数据时的随意性也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。3、根据光滑实验结果，雷诺数悬介于3x103-1X105之间，所以可用波拉修斯方程，计算其误差,，人'=0.3164n人'=0.3164=0.3164=0.0289n误差=0.023-0.0289=-0.0059Reo.25 1Re10.25 142970.25阻力系数灯0.02890.02760.02600.02510.02400.02270.0215阻力系数人0.0230.0220.020.0190.0180.0180.017误差-0.00590.0056-0.006-0.0061-0.006-0.0047-0.0045从表中可看出，均为负误差，误差比较小。4、根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均E值阻力系数S0.180.210.160.240.240.310.44平均值0.25六，问题讨论在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？答：排气是为了保证流体的连续流动。先打开出口阀排除管路中的气体，然后关闭出口阀，打开U形压差计下端的排气阀。在不同设备、不同温度下测定的入-Re数据能否关联在一条曲线上？答：只要相对粗糙度相同，入-Re数据就能关联到一条曲线上。如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？答：雷阻力系数S0.180.210.160.240.2