北京理工大学流体流动阻力的测定_实验报告.docVIP

实验一 流体流动阻力的测定 摘要：通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时，借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系，并与理论值相比较。同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力，并对以上数据加以分析，得出结论。 一、目的及任务 1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。 2.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管和阀门的局部阻力系数。 3.测定层流管的摩擦阻力。 4.验证湍流区内摩擦阻力系数与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。 5.将所得的光滑管的-Re方程与Blasius方程相比较。 二、基本原理 1.直管摩擦阻力 不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动速度和方向的突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处几何尺寸以及流动状态有光，可表示为 p=f（d，l，u，，，） 引入下列无量纲数群 雷诺数Re= 相对粗糙度 管子的长径比 从而得到 令=（Re，） 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。 式中 ——直管阻力，J/Kg； l——被测管长，m； d——被测管内径，m； u——平均流速，m/s； ——摩擦阻力系数。 当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的-Re关系。 ⑴湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内=f（Re，）。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3~范围内， 与Re的关系遵循Blasius关系式，即 =0.3163/R 对于粗糙管，与Re的关系均以图来表示。 ⑵层流的摩擦阻力系数 2.局部阻力 式中，为局部阻力系数，其与流体流过的几何形状及流体的Re有关，当Re大到一定值后，与Re??关，成为定值。 三、操作要点 1.启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应。 2.系统要排净气体使流体连续流动。设备和测压线中的气体都要排尽，检验是否排尽的方法是当流量为0时，观察流量计是否为零。 3.读取数据时，应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测量10组数据，然后再由小到大测取几组数据以检查数据的重复性。测定突然扩大管时，测取3组数据。层流管的流量用秒表与量筒测取。 4.测完一根管的数据后，应将流量调节阀关闭，观察流量计是否为零，是才能更换另一条管路，否则数据全部失效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。 四、实验数据及处理 光滑管（d=0.020m，L=1.00m）,ρ=998.26Kg/ m3,μ=1.0173cP　序号qv(m3/h)T（oC）Δp（KPa）u（m/s）Re计算λ理论λ偏差11.0319.20.500.9117882.560230.0240.027-0.11821.419.20.851.2424306.392540.0220.025-0.12331.6519.10.851.4628646.819780.0160.024-0.34241.8519.11.351.6432119.161580.0200.024-0.14552.1519.11.781.9037327.674260.0200.023-0.13462.319.21.932.0339931.930610.0190.022-0.16572.5519.12.302.2644272.357850.0180.022-0.16982.8519.12.852.5249480.870540.0180.021-0.15393.0219.93.052.6752432.361060.0170.021-0.181103.3020.03.612.9257293.639570.0170.020-0.170113.6020.04.203.1862502.152260.0170.020-0.171123.9020.