流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)

1、流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 掌握直管摩擦阻力系數(shù)的測量方法；2、 掌握突擴(kuò)管及閥門的局部阻力系數(shù)的測定方法；3、 回歸層流管及光滑管的Re曲線，并與相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行比較；二、基本原理：不可壓縮流體（如水），在圓形直管中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于粘性和渦流的作用產(chǎn)生摩擦阻力；流體在流過突然擴(kuò)大和彎頭等管件時(shí)，由于流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向突然發(fā)生變化，產(chǎn)生局部阻力。影響流體阻力的因素較多，在工程研究中，利用因次分析法簡化實(shí)驗(yàn)，引入無因此數(shù)群： 雷 諾 數(shù)： 相對(duì)粗糙度： / d 管路長徑比： l/ d可導(dǎo)出： 這樣，可通過實(shí)驗(yàn)方法直接測定直管摩擦阻力系數(shù)與壓頭損失之間的關(guān)系： 因此，通過改變流體的流

2、速可測定出不同Re下的摩擦阻力系數(shù)，即可得出一定相對(duì)粗糙度的管子的Re關(guān)系。在湍流區(qū)內(nèi)， = f（Re，/ d ），對(duì)于光滑管大量實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)Re在3×103至105的范圍內(nèi)，與Re的關(guān)系遵循Blasius關(guān)系式，即： 對(duì)于層流時(shí)的摩擦阻力系數(shù)，由哈根泊謖葉公式和范寧公式，對(duì)比可得： 三、實(shí)驗(yàn)流程與操作：§1 流體阻力實(shí)驗(yàn)1、 流程說明：圖1實(shí)驗(yàn)流程圖1離心泵 2 水箱 3 電磁閥 4 渦輪流量計(jì) 5 管路切換閥 6 穩(wěn)流罐 7測量管線 8流量調(diào)節(jié)閥 9 層流流量調(diào)節(jié)閥離心泵將水箱內(nèi)的清水打入系統(tǒng)中，經(jīng)孔板流量計(jì)計(jì)量后，通過管路切換閥門進(jìn)入相應(yīng)的測量管線，在管內(nèi)的流動(dòng)壓頭損

3、失，可由壓差傳感器（或倒U型壓差計(jì)）測量。實(shí)驗(yàn)中，可以通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥測定不同流量下的壓頭損失。如圖1所示，在設(shè)備中有7條橫向排布的管線，自上而下分別為：No1 層流管，為6×1.7mm的不銹鋼管，管長1.2m；No2 球閥與截止閥，為27×3.5mm的不銹鋼管；No3 光滑管，為27×3mm的不銹鋼管，管長1.5m；No4 粗糙管，為27×2.5mm的鍍鋅管，管長1.5m；No5 突然擴(kuò)大管，為22×3mm48×3mm的不銹鋼管；No6 孔板流量計(jì)（渦輪）管線，為48×3mm的不銹鋼管。圖2 管路測壓連通器與倒U型壓差計(jì)

4、示意圖圖2為管路測壓連通器與倒U型壓差計(jì)的示意圖，其中a1，a2，f1，f2，分別與圖1中的a1，a2，f1，f2相連接，若要測某管路的壓降，即打開與其相連的測壓管線上的閥門，關(guān)閉其他管線上的閥門，則壓力傳感器測量的壓降即為該管路上的壓降。若在流量為0時(shí)，壓力傳感器儀表上顯示的數(shù)據(jù)不為0，則有可能測壓管線中有氣體存在。此時(shí)可以打開閥門v1，v2排氣，直到將管線中的氣體排凈。倒U型壓差計(jì)的排氣方法為：在有流量下 打開v3，v4，v5，v6，1015秒； 關(guān)閉v3，v4； 打開v7，將倒U型壓差計(jì)中的水排凈； 關(guān)閉v5，v6，v7； 打開v3，v4； 關(guān)閉流量，此時(shí)若倒U型壓差計(jì)中的差值為0，則說

5、明管線中的氣已排凈。2、 操作說明： 先熟悉流程中的儀器設(shè)備及與其配套的電器開關(guān)，并檢查水箱內(nèi)的水位，然后開啟離心泵； 在實(shí)驗(yàn)開始前，系統(tǒng)要先排凈氣體，使液體連續(xù)流動(dòng)。首先，將流量切換閥和流量調(diào)節(jié)閥打開，將管路內(nèi)的氣體排凈；然后，開啟測量面板上相應(yīng)的壓降切換閥，使倒U型壓差計(jì)（及壓差傳感器）與系統(tǒng)相連，將測量管線內(nèi)的氣體排凈；最后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，檢查倒U型壓差計(jì)兩端的液面。若相平，則可以開始實(shí)驗(yàn)，若不平，則需要重新排氣（如果倒U型壓差計(jì)液面已調(diào)平，但壓力傳感器不在零點(diǎn)，則可以修改儀表的Sc值，并調(diào)零）； 讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意穩(wěn)定后再讀數(shù)。測量局部阻力系數(shù)時(shí)，各測取3組數(shù)據(jù)，對(duì)于直管，測取10組左右數(shù)據(jù)，層流管的流量用量筒及秒表測??； 測完一套管路的數(shù)據(jù)后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再次檢查倒U型壓差計(jì)的液