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试验名称：流体流淌阻力的测定

一、试验目的及任务：

L把握测定流体流淌阻力注验的一般方法。

2.测定直管的摩擦阻力系数及突然大管的局部阻力系数。

3.验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数和相对粗糙度的函数。

4.将所得光滑管的方程与印asius方程相比较。

二、试险原理：

流体输送的管路由直管和阀门、弯头、流量计等部件组成。由于粘性和涡流作用，流体在输送

过程中会有机械能损失。这些能量损失包括流体流经直管时的直管阻力和流经管道部件时的局部阻

力，统称为流体流淌阻力。

1.依据机械能衡算方程，测量不行压缩流体直管或局部的阻力

(Plui\(pU2\

2

=”卜1+1+引一眄+万+引+%

假如管道无变径，没有外加能量，无论水平或倾斜放置，上式可简化为：

Pl-P2P

H==—

f1PP

△p为截面1到2之间直管段的虚拟压强差，即单位体积流体的总势能差，通过压差传感器直

接测量得到。

2.流体流淌阻力与流体性质、流道的几何尺寸以及流淌状态有关，可表示为：

p=f(d]up,〃为)

由量纲分析可以得到四个无量纲数群：

欧拉数Eu=p/p〃2,雷诺数Re=d〃p,相对粗糙度£/d和长径比“d

从而有

pdupEI

取义=eR（e,d）,可得摩擦系数与阻力损失之间的关系：

?pIu2

立=6=匕义工

从而得到试验中摩擦系数的计算式

T

pu2l

当流体在管径为d的圆形管中流淌时，选取两个截面，用压差传感器测出两个截面的静压差，

即可求出流体的流淌阻力。依据伯努利方程摩擦系数与静压差的关系，可以求出摩擦系数。转变流

速可测得不同Re下的入，可以求出某一相对粗糙度下的入-Re关系。

在湍流区内摩擦系数2=eR（e，£/d）,对于光滑管（水力学光滑），大量试验证明，Re在1。3~1）（5

氛围内，入与Re的关系遵循Blasius关系式，即

A=O.3163//?e025

对于粗糙管，入与Re的关系以图来表示。

3.对局部阻力，可用局部阻力系数法表示：

“2

Hf=T（

对于大和缩小的直管，式中的流速依据细管的流速来计算°

对一段突然大的圆直管，局部阻力远大于其直管阻力。由忽视直管阻力时的伯努利方程

4=4=/+务管+2

可以得到局部阻力系数的计算式：

U2+2?p/p

=1-——2—

式中，小、圾分别为细管和粗管中的平均流速，？口为2,1截面的压差。

突然大管的理论计算式为：（=（1一%/42）2,4、%分别为细管和粗管的流通截面积。

三、试验流程：

本试验装置如图1所示，管道水平安装，水循环使用.其中管5为不锈钢管，测压点之间距

1.50m,内径21.0mm；管6为镀锌钢管，测压点间距离1.50m,内径22..5mm；管7为突然大

管，由16.0mm大至42.0mm。各测量元件由测压口与压差传感器相连，通过管口的球阀切换被

测管路，系统流量由涡轮番量计3调整，离心泵的功率由变频器通过转变输入频率掌握转速来实

现掌握。

四、试验操作要点：

1.开泵：在关闭全部阀门的状况下，打开电源，启动变频器至50Hz,固定转速，观看泵出口

压力稳定后，可进行排气。

2.排气：在对某一管路进行试验之前，排尽设施主管和该管路及对应测压管路内的空气，每切

换管路都要排一次气。关闭其他掌握阀，打开对应管路的掌握阀、测压阀和排气阀，在50Hz下，

调整流量至1-2机3/儿待2min以上，压差传感器示数稳定后，关闭排气阀和流量调整阀，在流量

为0下观看压差传感器示数是否为0,若有较大偏差则气未排尽，若偏差较小且稳定则纪录初始