內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)講義03單項(xiàng)流動(dòng)（光滑、粗糙、局部）阻力的測(cè)定（B）

1、實(shí)驗(yàn)三 單項(xiàng)流動(dòng)（光滑、粗糙、局部）阻力的測(cè)定（B）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解直管摩擦阻力、直管摩擦系數(shù)的測(cè)定方法。2.掌握光滑管、粗糙管的摩擦阻力系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系的測(cè)定方法，同時(shí)掌握測(cè)量閥門局部阻力的方法。3.學(xué)習(xí)壓強(qiáng)差的幾種測(cè)量方法和提高其測(cè)量精確度的技巧。二、實(shí)驗(yàn)原理（1）光滑管、粗糙管的摩擦阻力系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),由于流體的粘性作用和渦流的影響會(huì)產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動(dòng)阻力大小與管長、管徑、流體流速和管道摩察系數(shù)有關(guān),它們之間存在如下關(guān)系:(21)(22)而(23)式中:d管徑(m)Pf直管阻力引起的壓強(qiáng)降(pa)摩擦阻力系數(shù)l管長(m)流體的密度(kg/m3)u流

2、速(m/s)流體的粘度(pas)直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系,這個(gè)關(guān)系一般用曲線來表示。在實(shí)驗(yàn)裝中,直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定,則水的密度和粘度也是定值,所以本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是測(cè)定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降Pr與流速u(流量v)之間的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和式(22)可計(jì)計(jì)算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)i與，用式(23)計(jì)算相應(yīng)的Re,從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系,給出與Re的關(guān)系曲線。（2）.局部阻力的計(jì)算：Hf局=Pf局/=（2P近-P遠(yuǎn)）/=（u2/2）Hf局-局部阻力引起的能量損失，J/kg。-局部阻力系數(shù)，無因次；Pf局-局部阻力引起的壓強(qiáng)降，PaP近-近點(diǎn)壓

3、差，PaP遠(yuǎn)-遠(yuǎn)點(diǎn)壓差，Pau-流速，m/s三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程:水泵8將儲(chǔ)水槽9中的水抽出,送入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),首先經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)2測(cè)量流量,然后送入被測(cè)直管段5或6測(cè)量流體流動(dòng)的光滑管或粗糙管的阻力,或經(jīng)7測(cè)量局部阻力后回到儲(chǔ)水槽,水循環(huán)使用。被測(cè)直管段流體流動(dòng)阻力p可根據(jù)其數(shù)值大小分別采用變送器18或空氣水倒置型管10來測(cè)量。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程示意圖見圖一所示四.實(shí)驗(yàn)方法及步驟:1.向儲(chǔ)水槽內(nèi)注水,直到水滿為止。2.直流數(shù)字表的使用方法請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀使用說明書。3.大流量狀態(tài)下的壓差測(cè)量系統(tǒng),應(yīng)先接電予熱1015分鐘,調(diào)好數(shù)字表的零點(diǎn),方可啟動(dòng)泵做實(shí)驗(yàn)。4.檢查導(dǎo)壓系統(tǒng)內(nèi)有無氣泡存在.當(dāng)流量為零時(shí),若空氣

4、水倒置型管內(nèi)兩液柱的高度差不為零,則說明系統(tǒng)內(nèi)有氣泡存在,需趕凈氣泡方可測(cè)取數(shù)據(jù)。趕氣泡的方法:將流量調(diào)至最大,把所有的閥門全部打開，排出導(dǎo)壓管內(nèi)的氣泡,直至排凈為止。5.測(cè)取數(shù)據(jù)的順序可從大流量至小流量,反之也可,一般測(cè)1000,900,800,700,600,500,400,300,200,160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16組數(shù),建議當(dāng)流量讀數(shù)小于300Lh時(shí),只用空氣水倒置型管測(cè)壓差P。6.局部阻力測(cè)定時(shí)關(guān)閉閥門3和4，全開或半開閥門7，用測(cè)量遠(yuǎn)端、近端壓差并能測(cè)出局部阻力系數(shù)。7.待數(shù)據(jù)測(cè)量完畢,關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,切斷電源。五.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng):1.利用壓力

5、傳感器測(cè)大流量下P時(shí),應(yīng)切斷空氣水倒置型管閉閥門13、13否則影響測(cè)量數(shù)值。2.在實(shí)驗(yàn)過程中每調(diào)節(jié)一個(gè)流量之后應(yīng)待流量和直管壓降的數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后方可記錄數(shù)據(jù)。3.較長時(shí)間未做實(shí)驗(yàn),啟動(dòng)離心泵之前應(yīng)先盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)，否則易燒壞電機(jī)。4再用數(shù)字電壓表讀取壓力數(shù)據(jù)且當(dāng)導(dǎo)壓管內(nèi)完全充滿水時(shí)，數(shù)字電壓表的讀數(shù)不為零（幾Kpa之內(nèi)的數(shù)值）可認(rèn)為是系統(tǒng)誤差，在計(jì)算時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的加減。六.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理:（1）分別繪出光滑直管段、粗糙直管段Re曲線。（2）局部阻力系數(shù)的測(cè)定：表一、直管阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（光滑直管內(nèi)徑mm、管長米）t=、(pa.s)、(Kgm3)、儀表的初始讀書=KPa序號(hào)Q（l/h）RP（KPa）u（m/s）Re（KPa）（mmH2O）12表三、局部阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表儀表的初始讀書=KPa序號(hào)Q（l/h）近端壓差遠(yuǎn)端壓差u（m/s）局部阻力壓差阻力系數(shù)12設(shè)備的主要技術(shù)數(shù)據(jù):1.被測(cè)光滑直管段:管徑d0.0080(m)管長L1.6(m