说明书-阻力实验.doc

阻力实验 一、实验目的 1、了解实验所用到的实验设备、流程、仪器仪表； 2、了解并掌握流体流经直管和阀门引起的阻力损失及阻力系数（直管摩擦系数λ与局部阻力系数ξ）的测定方法及变化规律。并将λ(ξ)与Re的关系标绘在双对数坐标上。 3、了解不同管径（相同材质，即相同绝对粗糙度）的直管λ与Re的关系； 4、掌握差压传感器的正确应用。 二、实验基本原理 1、流体在管内流量及Re的测定： 本实验采用涡轮流量计直接测出流量q[m3/h]： 式中：d、ρ、μ— 管内径[m]、流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m3]、[PaS] 2、直管摩擦阻力损失ΔP0Af及摩擦阻力系数λ的测定 流体在管路中流动，由于粘性剪应力的存在，不可避免的会产生机械能损耗。根据范宁（Fanning）公式，流体在圆形直管内作定常稳定流动时的摩擦阻力损失为： 式中：——沿直管两测压点间距离，m； λ——直管摩擦系数，无因次； 由上可知，只要测得ΔP0f即可求出直管摩擦系数。根据柏努里方程知：当两测压点处管径一样，且保证两测压点处速度分布正常时，所示压差读数ΔP既为流体流经两测压点处的直管阻力损失ΔP0f。 式中：Δp——倒U管压差计读数，[Pa] 以上既是无论对粗糙管、近似光滑管以及不同相对粗糙度的直管，其阻力损失Δp、阻力系数λ的测定，以及随Re的变化规律的方法。 3、阀门局部阻力损失ΔPf、及其阻力系数ζ的测定 流体流经阀门时，由于速度的大小和方向发生变化，流动受到阻碍和干扰，出现涡流而引起的局部阻力损失为： [Pa] 式中：ζ――局部阻力系数，无因次。 对于测定局部管件的阻力如阀门，其方法是在管件前后的稳定段内分别有两个测压点。按流向顺序分别为1、2、3、4点，在1-4点和2-3点分别连接两个差压传感器，分别测出压差为ΔP14、ΔP23。必须保证各测压点速度分布正常且1-4点间的直管长度是3-4点间2倍。 在2-3列BNL方程（2-3间直管长为l） 上式中，由于2、3点管径一样，管子水平放置，位能与动能项可消除；而总能耗可分为直管段阻力损失Δpf23和阀门局部阻力损失Δpf’，因此上式可简化为： * 同理在1-4列BNL方程（1-4间直管长为2l） ** 以上*和**式联立解得： 则局部阻力系数为： 三、实验装置流程 实验装置示意图如下。离心泵、循环水池、管道及架子等均为不锈钢材质。工作流体为水。其流程为： 环水池—离心泵—调节阀—各测量管段—涡轮流量计—循环水池。 有关设备仪表参数： 离心泵：材质为全不锈钢，型号：ISW40—125型，1.5Kw，H=20m 循环水池：700×440×400 （长×宽×高） 　　 涡轮流量计：LWGY-15 0.6-6m3/h 液晶显示 差压传感器：1151型 4—20mA输出，测量范围9999Pa [2个] 差压显示表：万讯，多功能数显表，显示精度10Pa [2个] 温度传感器：Pt100 航空接头 温度显示表：万讯，数显，显示精度0.1℃ 细管测量段尺寸：φ19×1.5 内径φ16，不锈钢，测点长1000 mm 粗管测量段尺寸：φ25×2.5 内径φ20，不锈钢，测点长1000 mm 阀门测量段尺寸：φ25×2.5 内径φ20 全开铜闸阀； 总尺寸：2300×440×1750 （长×宽×高） 本实验消耗和水电配置设施： 自来水； 电负荷：1.5 Kw 四、实验方法步骤与注意事项 1、熟悉：按事先（实验预习时）分工，熟悉流程，搞清各压差传感器的作用。 2、检查：检查各阀是否关闭。 3、开车：启动离心泵（检查三相电及泵是否正转动）。开启流量计电源。 4、排气：(1) 排气过程 打开调节阀F4到最大。分别打开F1、F2、F3 ，打开各管路上的测压点阀，打开2个差压传感器上的排气放水阀，约1分钟，观察引压管内无气泡，关闭差压传感器上的放水阀，分别各测压点阀，分别关闭F1、F2、F3，关闭调节阀F4。 三根管流量为0。此时观察压差1和压差2的读数是否在[-0.02～0.02]KPa之间，若不在需要调节差压传感器上的零点，此一般由教师完成。或分别记录此时的差压显示，作为系统误差，在计算时减去即可。 注意：系统内空气是否排尽是正确进行本实验的关键操作。 5、测量：无论先测定那根管路均可，现已测量最上细管为例： ⑴ 开启F1，逐渐开启调节阀F4，根据以下差压1上的读数进行调节。 ⑵ 记录数据，然后再调节F4。直到最大。 ⑶ 此管做完后，关闭F4，关闭F1 然后可以做其它管路。 测量说明：为了取得满意的实验结果，必须考虑实验点的布置和读数精度。 （1