流体流动阻力的测定 实验报告

实验一流体流动阻力的测定实验目的1.学习液压计及流量计的使用方法；识别管路中的各个管件、阀门并了解其作用；测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺数的关系；测定90。标准弯头的局部阻力系数。二、实验原理1.摩擦系数的测定方法直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度（ε/d）的函数，即λ=Ф(Re,ε/d),因此，在相对粗糙度一定的情况下，λ与Re存在一定的关系。根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在以下关系：(1-1)式中：hf¯¯¯¯阻力损失，J/N;L—管段长度，m;d—管径，m;u—流速，m/s;λ—摩擦系数;g—重力加速度，m/s2。流体在水平均匀直管中作稳态流动时，由截面1流动到截面2时的阻力损失体现在压强的降低，即(1-2)两截面之间管段的压强差(P1-P2)可以用U形压差计测量，故可以计算出hf。用涡轮流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知管径的情况下流速可以通过体积流量来计算，由流体的密度ρ、粘度μ，因此，对于每一组测得的数据可以分别计算出对应的λ和Re。2.局部阻力系数的测定根据局部阻力系数的定义：(1-3)式中：ζ—局部阻力系数。实验时测定流体经过管件时的阻力损失hf及流体通过管路的流速u，其中阻力损失hf可以应用机械能衡算方程由压差计读数求出，再由式(1-3)即可计算出局部阻力系数。在测定阻力损失时，测压孔不能紧靠管件处，因为在紧靠管件处压强差难以测准。通常测压孔都开设在距管件一定距离的管子上，这样测出的阻力损失包括了管件和直管两部分，因此计算管件阻力损失时应扣除直管部分的阻力损失。实验装置与流程1.实验装置实验装置主要由离心泵、流量计、各种阀门、不同管径、材质的管子以及突然扩大和突然缩小组合而成。水由离心泵从水槽中抽出后，经过流量计被送至几根并联的管道，水流经管道和管件后返回水槽。直管阻力损失用U形压差计测定其压差。管内水的流量用涡轮流量计测定。用调节阀调节流量的大小。实验设备使用注意事项：（1）离心泵在启动前应灌泵排气。（2）离心泵要在出口阀关闭的情况下启动。（3）停车前要先关出口阀。实验记录实验日期2012.4.18设备编号管径d36.5mm水温14.5℃大气压1.01×105Pa1.直管阻力系数直管材料；管径36.5mm；直管长度L2000mm实验次数12345678910111213压差（mmH2O）3052772472151801611361199787674730流量V（m3/s）3.403.203.002.802.612.402.202.011.801.601.401.201.002.局部阻力系数管件90。标准弯头；管径36.5mm实验次数12345678910111213压差（mmH2O）19020718315712811598826852413119流量V（m3/s）3.403.203.002.802.612.402.202.011.801.601.401.201.00实验报告1.对实验数据进行处理，处理过程必须有一组数据的计算实例；2.根据实验结果在双对数坐标上描绘λ~Re关系曲线；3.对实验结果进行讨论。六、思考题1.本实验用水作为介质做出的λ~Re关系曲线，对其它流体是否实用？为什么？2.不同管径、不同水温下测定的λ~Re数据能否关联到同一条曲线上？3.为什么要对系统进行排气操作？4.以水为工作流体测得的λ~Re关系曲线能否应用于空气，如何应用？直管数据处理实验次数12345678910111213压差（mmH2O）3052772472151801611361199787674730流量V（L/s）3.43.232.82.612.42.22.011.81.61.41.21u(m/s)3.2493.0582.8672.6762.4942.2942.1031.9211.7201.5291.3381.1470.956hf2.9922.7172.4232.1091.7661.5791.3341.1670.9520.8530.6570.4610.294ζ0.5670.5810.5900.5890.5680.6000.6040.6330.6430.7300.7340.7010.644λ0.01030.01060.01080.01080.01040.01100.01100.01150.01170.01330.01340.01280.0118Re101.218395.264389.310383.356377.700071.448265.494259.837953.586247.632241.678135.724129.7701㏑λ-4.571-4.546-4.532-4.533-4.570-4.514-4.508-4.461-4.445-4.318-4.312-4.359-4.443㏑Re4.6174.5574.4924.4234.3534.2694.1824.0923.9813.8643.7303.5763.394思考题1.本实验用水作为介质做出的λ~Re关系曲线，对其它流体是否实用？为什么？沿层阻力系数λ只与雷诺数Re有关,雷诺数本身只与速度，粘度和管径一次相关，不同流体的粘度可以查表，且λ=64/Re，故对其他的流体一样适用。不同管径、不同水温下测定的λ~Re