試驗(yàn)六流體流淌阻力測定

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.把握流體流經(jīng)直管和管閥件時(shí)阻力損失的測定方法，通過試驗(yàn)了解流體流淌中能量損失

的變化規(guī)律。

2.、測定水流過一段粗糙直管、光滑直管的沿程摩擦阻力損失確定摩擦阻力系數(shù)2和

雷諾準(zhǔn)數(shù)Re之間的關(guān)系,將所得的入~Re方程與公認(rèn)閱歷關(guān)系比較。

3.測定流體流經(jīng)閘閥等管件時(shí)的局部阻力系數(shù)€。

4.學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法，了解差壓變送器、功率傳感器的工作原理。熟識測定

流體流經(jīng)直管和管件時(shí)的阻力損失的試驗(yàn)組織方法及測定摩擦系數(shù)的工程意義。

5.觀看組成管路的各種管件、閥件，了解其作用。

二、基本原理

流體在管內(nèi)流淌時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不行避開地要消耗肯定的機(jī)械能，

這種機(jī)械能的消耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力和因流體運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變所引起的局部阻力。

1.沿程阻力

流體在水平勻稱管道+＞穩(wěn)定流淌時(shí)，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低。即

Pl-p2=Ap

PP

影響阻力損失的因素許多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必需通過試

驗(yàn)爭論其規(guī)律。為了削減試驗(yàn)工作量，使試驗(yàn)結(jié)果具有普遍意義，必需采納因次分析方法將

各變量綜合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式，依據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有，

(1)流體性質(zhì)：密度P,粘度口；

⑵管路的幾何尺寸：管徑d,管長1,管壁粗糙度J

(3)流淌條件：流速11。

可表示為：

△p=

組合成如下的無因次式:

絲=3=）

pu/Ada

令

入=（p心L勺

4d

則

卜_N）_//

fpd2

式中，

△P----壓降Pa

hf——直管阻力損失J/kg,

P---流體密度kg/m3

入一一直管摩擦系數(shù)，無因次

1——直管長度m

d——直管內(nèi)徑m

u----流體流速，由試驗(yàn)測定m/s

人一一稱為直管摩擦系數(shù),滯流（層流）時(shí)，、=64/Rc：湍流時(shí)X是雷諾準(zhǔn)數(shù)Rc和相對粗

糙度的函數(shù)，須由試驗(yàn)確定.

2.局部阻力

局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法。

當(dāng)量長度法

流體流過某管件或閥門時(shí)，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過與其具有相當(dāng)管徑長度

的直管阻力損失，這個(gè)直管長度稱為當(dāng)量長度，用符號le表示。這樣，就可以用直管阻力

的公式來計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí).可將管路中的直骨長度與管件、閥門的當(dāng)

量長度合并在一起計(jì)算，如管路中直管長度為乙各種局部阻力的當(dāng)量長度之和為

Z'e,則流體在管路中流淌時(shí)的總阻力損失為

乙/d2

阻力系數(shù)法

流體通過某一管件或閥門時(shí)的阻力損失用流體在管路小的動(dòng)能系數(shù)來表示，這種計(jì)算局部

阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法。即

式中，C——局部阻力系數(shù)，無因次；

□——在小截面管中流體的平均流速，m/so

由于管件兩側(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，可以忽視不計(jì)。

因此hf之值可應(yīng)用柏努利方程由壓差計(jì)讀數(shù)求取。

三、試驗(yàn)裝置與流程

1.試驗(yàn)裝置

圖1-1試驗(yàn)裝置流程圖

試驗(yàn)裝置如圖1-1所示。主要部分由離心泵，不同管徑、材質(zhì)的管子，各種閥門或管件,

轉(zhuǎn)子流量計(jì)等組成。從上向下第一根為不銹鋼光滑管，其次根為鍍鋅鐵管，分別用于光滑管

和粗糙管湍流流體流淌阻力的測定。第三根為不銹鋼管，其上裝有待測管件（閘閥），用于局

部阻力的測定。

流體溫度有熱電阻，流體流量由渦輪番量計(jì)測量，壓差有壓差變送器測量。

本試驗(yàn)的介質(zhì)為水，由離心泵供應(yīng)，經(jīng)試驗(yàn)裝置后的水通過管道流入儲水箱內(nèi)循環(huán)使用。

2.裝置結(jié)構(gòu)尺寸

裝置結(jié)構(gòu)尺寸如表1-1所示。

表1-1裝置參數(shù)

管內(nèi)徑（mm）測試段長

名稱材質(zhì)

裝置（1m）裝置（2c）度（m）

光滑管不銹鋼食品管29.529.01.5

粗糙管鍍鋅鐵管29.929.21.5

局部阻力閘閥35.863536

工234

567

8101214

(5~<5~S

廠廠廠產(chǎn)

圖1-2：掌握柜面板

1、空氣開關(guān)2、3、4電源指示燈5、流量掌握儀6、6路巡檢儀（單位n?/h）：第一通道

測量離心泵進(jìn)口壓力（單位：kpa）,其次通道測量離心泵出口壓力（單位：kpa）,第三通道

測量離心泵轉(zhuǎn)速（單位：r/min）第四通道測量流體阻力壓差（單位：pa）第五通道測量流

體溫度（單位：攝氏度），第六通道沒用，7、功率表（單位：KW）8、儀表電源指示燈、9、

儀表電源開關(guān)，10、變頻器電源指示燈，11、變頻器電源開關(guān)，12、離心泵電源指示燈、13、

離心泵直接或變頻器運(yùn)行轉(zhuǎn)換開關(guān)，14、離心泵啟動(dòng)按鈕，15、離心泵停止按鈕。

四、試驗(yàn)步驟及留意事項(xiàng)

I.灌泉

儲水箱中出水到適當(dāng)位置（也許三分之二處）關(guān)閉閥1、閥2、閥3、閥4、閥5、打開離心

泵出口排氣閥和進(jìn)口灌水閥，用水杯從灌水閥灌水，氣體從排汽閥排出，直到排水閥有水排

出并且沒有氣泡灌水完畢，關(guān)閉排氣閥和灌水閥。

2.啟動(dòng)水泵

打開掌握柜上1空氣開關(guān)，打開9儀表電源開關(guān)，儀表指示燈10亮，儀表上電，顯示被測

數(shù)據(jù)。

把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到直接位置，指示燈12亮，按一下離心泵啟動(dòng)按鈕，離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)按鈕

指示燈亮，水泵啟動(dòng)完畢，

3.光滑管排氣

先打開光滑管與差壓變送器相連的閥門，粗糙管和局部阻力與差壓變送器相連的閥門關(guān)閉，

打開閥3和閥2,排出光滑管中的氣體，關(guān)上閥2,打開差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管

道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，光滑管排氣完畢。

4.光滑管試驗(yàn)

打開流體阻力監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)班級、姓名、學(xué)號等信息，進(jìn)入流體阻力試驗(yàn)，點(diǎn)擊光滑管，調(diào)

整閥2,每隔In?/h采集一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m3/h開頭到最大

流量，但留意最大流量時(shí)壓差不能超過lOkpa,假如超過調(diào)整閥門2,使壓差不超過lOkpa。

光滑管數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥3,再關(guān)閉光滑管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門。

5.粗糙管試驗(yàn)

粗糙管排氣與光滑管排氣類似，先打開粗糙管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門，再打開閥4

和閥2,排出粗糙管中的氣體，關(guān)閉閥2,打開差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管道中的氣

體，直到?jīng)]有氣泡排出為上，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，粗糙管排氣完畢。點(diǎn)擊粗粗

管，調(diào)整閥2,,每隔ln?/h采集一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m3/h開頭

到最大流量，但留意最大流量時(shí)壓差不能超過lOkpa,假如超過調(diào)整閥門2,使壓差不超過

lOkpao粗糙管數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥4,再關(guān)閉光滑管與差壓變送器相連的兩

個(gè)閥門。

6.局部阻力試驗(yàn)

局部阻力排氣與光滑管排氣類似，先打開局部阻力與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門，再打開閥

5和閥2,排出粗糙管中的氣體，關(guān)閉閥2,打開差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管道中的

氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，局部阻力排氣完畢。點(diǎn)擊

局部阻力，調(diào)整閥2,,每隔1m3/h采集一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m3

/h開頭到最大流量，但留意最大流量時(shí)壓差不能超過iOkpa,假如超過調(diào)整閥門2,使壓

差不超過lOkpa。局部阻力數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥5,再關(guān)閉光滑管與差壓變送

器相連的兩個(gè)閥門。流體阻力試驗(yàn)完畢。

7、數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄

流量光滑管粗糙管局部阻力層流

L/s（湍kPakPakPakPa

序

流）或

號

（L/h）（層壓差壓差壓差

流）壓差

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集完畢，打開數(shù)據(jù)處理軟件，打開試驗(yàn)數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的軟件功能，就可算

出流體雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的關(guān)系，執(zhí)行繪圖功能，就可繪出雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的曲線關(guān)

系,執(zhí)行打印功能就可打印試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)處理結(jié)果。

五、試驗(yàn)報(bào)告

I.依據(jù)粗糙管試驗(yàn)結(jié)果，在雙對?數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出入-Re曲線，對比化工原理教材上有關(guān)

圖形，即可估出該管的相對粗糙度和肯定粗糙度。

2.依據(jù)光滑管試驗(yàn)結(jié)果，對比柏拉修斯方程，計(jì)算其誤差。

3.依據(jù)局部阻力試驗(yàn)結(jié)果，求出閘閥全開時(shí)的平均，值。

4.對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析爭論。

注：流體阻力掌握儀表（AI—519）參數(shù)

P=301=3D=1

六、思索題

I.