1.4流體流動阻力的測定實驗一．實驗目的（1）掌握測定流體流經(jīng)直管和閥門時阻力損失的實驗方法。 （2）測定流體流過直管時的摩擦阻力，并確定摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關系。（3）測定流體流過管件（本實驗為截止閥、閘閥）時的局部阻力，并求出阻力系數(shù)ξ。二．實驗原理流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統(tǒng)時，由于粘性剪應力和渦流應力的存在，要損失一定的機械能。流體流經(jīng)直管時所造成機械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小改變所引起的機械能損失稱為局部阻力損失。1、直管阻力摩擦系數(shù)的測定流體在水平直管中穩(wěn)定流動時，摩擦阻力系數(shù)與壓頭損失之間的關系為：即，式中：hf——直管阻力，J/kg；p—流體流經(jīng)直管的壓力降，Pa；λ—直管阻力摩擦系數(shù)，無因次；d—被測管內(nèi)徑，mρ—流體密度，kg/m3l—被測管長，mu—流體在管內(nèi)流動的平均流速，m/s雷諾數(shù)：層流時，λ=64/Re；湍流時λ是雷諾準數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)，須由實驗求得。欲測定λ，需確定、ρ、l、d、u。通過測定流體溫度，再查有關手冊得到該溫度下流體的密度ρ和黏度μ。l、d為裝置參數(shù)，通過測定流體流量，再由管徑計算得到平均流速u。壓差由儀表顯示。2、局部阻力系數(shù)的測定本實驗采用阻力系數(shù)法表示局部阻力。式中，ζ——局部阻力系數(shù)，無因次；u——在小截面管中流體的平均流速，m/s。由于管件在兩側(cè)距測壓孔間的直管長度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計，因此hf之值由壓差計讀數(shù)求出。三、實驗步驟1、向儲水槽內(nèi)注滿水，啟動離心泵，打開被測管線上的開關閥及面板上與其相應的切換閥，關閉其他的開關閥和切換閥，保證測壓點一一對應。排凈系統(tǒng)中的氣體以便使液體能連續(xù)流動。2、水泵將儲水槽中的水抽出,送入實驗系統(tǒng),首先經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計測量流量，然后送入被測直管段測量流體流動的光滑管或粗糙管的阻力。先將流量從小到大慢慢增加，當數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，即此時的液體流量和壓差。接著將流量由小到大，測取5~6組數(shù)據(jù)。被測管段流體流動阻力△p可在數(shù)字表上直接讀取，流體流量在轉(zhuǎn)子流量計讀取。待數(shù)據(jù)測量完畢,關閉流量調(diào)節(jié)閥，切斷電源。四、數(shù)據(jù)記錄及處理在整個實驗過程中，液體溫度設定為20℃，20℃時，對應水的密度和黏度可由相關表查得，ρ=998.1kg/m3，μ=1.005mPa·S1、求光滑管、粗糙管摩擦阻力系數(shù)λ和雷諾系數(shù)Re光滑管幾何尺寸為：管子內(nèi)徑為d=25mm，測壓點之間管長為l=1.35m表1粗糙管在不同流量下的u、Re、λ編號流量Q（

m3/h)壓差△P（kPa）平均流速u（m/s）雷諾數(shù)Re摩擦系數(shù)λ1

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表2光滑管在不同流量下的u、Re、λ編號流量Q（

m3/h)壓差△P（kPa）平均流速u（m/s）雷諾數(shù)Re摩擦系數(shù)λ1

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2、求局部阻力系數(shù)ξ由公式u=Q/A得到流速，由式可得到ξ。其中，閘閥和截止閥的管徑取d=25mm。表3閘閥、截止閥在不同流量下的ξ序號閘閥截止閥12312