化工原理實(shí)驗(yàn) 課件

1、直管阻力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)裝置流程三、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)操作五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、特別說明1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、流程、儀器儀表；2、掌握流體（水）流經(jīng)直管、管件或閥門等引起壓降（阻力損失）及阻力系數(shù)（直管摩擦系數(shù)與局部阻力系數(shù)）的變化規(guī)律。并將()與Re的關(guān)系標(biāo)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上。3、結(jié)合本實(shí)驗(yàn)，初步掌握實(shí)驗(yàn)誤差來源的分析方法，并估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差大小。4、了解U形壓差計(jì)的使用及計(jì)算方法。2二、實(shí)驗(yàn)裝置流程1、直管與閥門局部阻力測(cè)定2、直管與突縮局部阻力測(cè)定3、直管與彎頭局部阻力測(cè)定4、U型管壓差計(jì)5、計(jì)量槽6、閥門與離心泵31、直管與閥門局部阻力測(cè)定42、直管與突縮局部阻力

2、測(cè)定53、直管與彎頭局部阻力測(cè)定64、U型管壓差計(jì)1、平衡閥 作用：排氣、防水銀沖出 操作：排氣時(shí)打開，讓引壓管內(nèi)流體流動(dòng)而帶走氣泡；測(cè)量時(shí)關(guān)閉；實(shí)驗(yàn)完畢后打開。2、液面讀法 水銀液面是凸面，應(yīng)從上切位置讀數(shù)，且讀數(shù)值應(yīng)精確到最小刻度內(nèi)，最后一位數(shù)是估讀（如圖）。 當(dāng)管內(nèi)流速很大時(shí)，液面上下波動(dòng)劇烈。讀數(shù)時(shí)應(yīng)以波動(dòng)最高的上、下位置中間估讀。水水銀平衡閥液面差75、計(jì)量槽1、測(cè)量時(shí)計(jì)量槽應(yīng)和秒表結(jié)合使用；2、計(jì)量（接水）前，計(jì)量槽中必須應(yīng)有一液面讀數(shù)，將水放凈是錯(cuò)誤的。3、液面計(jì)讀數(shù)與水銀壓差計(jì)不同的是應(yīng)讀管內(nèi)水的凹底切面。4、擺頭與卡表必須同步。5、若計(jì)量槽內(nèi)液體未滿還可以繼續(xù)下次接水，可將上

3、次接水后的液面高度作為本次初始液面高度。注意水不能溢出。出口上彎擺頭導(dǎo)流管液面計(jì)放水閥計(jì)量槽86、閥門與離心泵操作1、閥門操作 銅閘閥；（如左圖） 逆時(shí)針為開，順時(shí)針為關(guān)。 在用常力將閥門開到最大（或關(guān)到最小后），不可再特別加力鈕大（或鈕緊）以求得流量再大（或關(guān)死），這樣不但達(dá)不到效果反而會(huì)損壞閥門。2、離心泵操作 不銹鋼離心泵（其原理第2章講解） 啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉出口閥再啟動(dòng)。 停泵時(shí)，也應(yīng)先關(guān)閉出口閥再停泵。9三、實(shí)驗(yàn)原理1、直管阻力系數(shù)的測(cè)定 流體在管路中流動(dòng)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免的會(huì)產(chǎn)生機(jī)械能損耗。流體在圓形直管內(nèi)作定常穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力損失為： 可知，只要測(cè)得Pf和

4、管內(nèi)流速u即可求出直管摩擦系數(shù)。(1) 壓差損失pf的測(cè)定(2) 平均流速 u 的測(cè)定(3) 直管阻力系數(shù)測(cè)定的結(jié)果10（1）壓差損失P0af 的確定 根據(jù)柏努里方程知，當(dāng)兩測(cè)壓點(diǎn)處管徑一樣，且保證兩測(cè)壓點(diǎn)處速度分布正常時(shí)，從教材P37中式1-71可得： 根據(jù) U 型管壓差計(jì)測(cè)壓特點(diǎn)，其實(shí)際值與指示值的關(guān)系為： 根據(jù) U 型管特征，U型管中指示液所示壓差P0Pa既為流體流經(jīng)兩測(cè)壓點(diǎn)處的阻力損失P0af。11（2） 平均流速u的測(cè)量 流量的測(cè)量有經(jīng)典法（稱重法、體積法）和直接流量計(jì)兩種。本實(shí)驗(yàn)采用體積法測(cè)量：若要求 u2% 由誤差均分原則有：t1% 和h1%測(cè)流速u時(shí)，誤差分析的具體應(yīng)用：12

5、在某一流速下，根據(jù)以上測(cè)出的流速u和壓差損失pf，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)流速下管內(nèi)的直管阻力系數(shù)和雷諾數(shù)Re：（3） 直管阻力系數(shù)的測(cè)定結(jié)果需測(cè)出水溫求得水的、。測(cè)出不同流速下，對(duì)應(yīng)的Re值，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中作關(guān)系圖：Re對(duì)數(shù)坐標(biāo)對(duì)數(shù)坐標(biāo)132、局部阻力系數(shù)的測(cè)定 由于流道的急劇變化使流動(dòng)邊界層分離，所產(chǎn)生的大量旋渦消耗了機(jī)械能。和直管阻力的沿程均勻分布不同，這種阻力損失是由管件內(nèi)流道多變所造成。該問題復(fù)雜，一般有兩種處理辦法：一是阻力系數(shù)法，二是當(dāng)量長(zhǎng)度法，本實(shí)驗(yàn)采用阻力系數(shù)法： 可知，只要測(cè)得Pf和管內(nèi)流速u即可求出局部阻力系數(shù)。而管內(nèi)平均流速u在前述測(cè)量直管時(shí)已測(cè)出。(1)局部pf的一般測(cè)定方法雙壓

6、差計(jì)法(2)局部pf的特殊測(cè)定方法單壓差計(jì)法(3)局部阻力系數(shù)測(cè)定的結(jié)果14（1）局部Pf 的一般測(cè)定方法雙壓差計(jì)法 以突縮為例：如圖流體從右向左通過突縮。分布有4個(gè)測(cè)壓點(diǎn)（保證各測(cè)壓點(diǎn)處速度分布正常，且之間距離如圖示），在B1B2和C1C2之間分別連接一個(gè)壓差計(jì)。根據(jù)柏努里方程和壓差計(jì)特征知： 根據(jù)管徑分別可計(jì)算出u2、u1，由此測(cè)出兩個(gè)U型管壓差計(jì)讀數(shù)PB和PCPa，既可計(jì)算出流體流經(jīng)突縮處的局部阻力損失P0。 可以說，所有的局部阻力損失，均可由此方法測(cè)出。PCPB15（2）局部Pf 的特殊測(cè)定方法單壓差計(jì)法 當(dāng)管徑未發(fā)生變化，且已知該直管的阻力損失（如本實(shí)驗(yàn)測(cè)彎頭和閥門的局部阻力系數(shù)）時(shí)

7、，可采用此方法。分布有2個(gè)測(cè)壓點(diǎn)（保證各測(cè)壓點(diǎn)處速度分布正常），連接一個(gè)壓差計(jì)。根據(jù)柏努里方程和壓差計(jì)特征知： 這種方法是結(jié)合已知可測(cè)出直管的阻力損失情況下應(yīng)用的，顯然比雙壓差計(jì)法要簡(jiǎn)單些，但其測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)精度與雙壓差計(jì)是完全一樣的，因?yàn)槠浣Y(jié)果還是由兩個(gè)壓差計(jì)來確定的。PB16 在某一流速下，根據(jù)以上測(cè)出的流速u和壓差損失Pf，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)流速下管件的局部阻力系數(shù)和雷諾數(shù)Re：（3） 局部阻力系數(shù)的測(cè)定結(jié)果需測(cè)出水溫求得水的、。測(cè)出不同流速下，對(duì)應(yīng)的Re值，在半雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中作關(guān)系圖：Re對(duì)數(shù)坐標(biāo)直角坐標(biāo)理論上：對(duì)閘閥：=0.17 (全開)對(duì)彎頭：=0.75 (直角標(biāo)準(zhǔn)彎頭)對(duì)突縮：A2/A1

8、 0 0.6 0.7 0.62(本實(shí)驗(yàn)) 0.5 0.2 0.1517四、實(shí)驗(yàn)操作1、啟動(dòng)（開車） 全關(guān)，全開 泵啟動(dòng)： 出口閥 平衡閥 啟動(dòng)泵。 若有水流出，說明泵已經(jīng)正常啟動(dòng)。然后進(jìn)行壓差計(jì)排氣： 排氣：出口閥 平衡閥出口閥。 若U形管內(nèi)水銀面平齊，說明管路氣已排凈，可以進(jìn)行以下數(shù)據(jù)測(cè)量： 2、數(shù)據(jù)測(cè)量 數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)分布按直管壓差計(jì)讀數(shù)進(jìn)行： 應(yīng)成倍增加 直管壓差計(jì)：P0HgPa = 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 最大 所測(cè)量原始數(shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)裝置套數(shù)： 水溫= 水箱截面積= 直管數(shù)據(jù)：管長(zhǎng)l= 管徑d= 局部數(shù)據(jù)：管長(zhǎng)l1= 管長(zhǎng)l2= 管徑d1= 管徑d2= 具體表格見實(shí)驗(yàn)講義。3、停車 測(cè)量數(shù)據(jù)完畢后，關(guān)閉出口閥，開啟壓差計(jì)平衡閥，停泵。18五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、一周后完成上交 學(xué)習(xí)委員收齊，并按學(xué)號(hào)排，送到實(shí)驗(yàn)室；晚交者自己送到實(shí)驗(yàn)室。2、字跡務(wù)必工整，便于認(rèn)識(shí)； 條理務(wù)必清晰，按報(bào)告格式順序書寫； 卷面務(wù)必整潔； 這不盡給閱讀者一個(gè)好心情，還足以反映一個(gè)人的氣質(zhì)、作風(fēng)、態(tài)度和修養(yǎng)的綜合表現(xiàn)。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)方式 數(shù)據(jù)表格、圖一組可以一樣，可以打印。4、對(duì)分析討論的要求表格坐標(biāo)圖分析討論19