流体流动阻力测定

一、实验目的 1、 掌握流体经直管和管阀件时阻力损失的测定方法。通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2、 测定直管摩擦系数 λ 于雷诺准数 Re 的关系。 3、 测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数 ξ。 4、 学会压差计和流量计的适用方法。 5、 观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。 二、基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免得要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1、 沿程阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (a)流体性质：密度 ρ、粘度 μ； (b)管路的几何尺寸：管径 d、管长 l、管壁粗糙度 ε； (c)流动条件：流速 μ。 可表示为： 则 式中， d管径，m； fP直管阻力引起的压强降，Pa； l管长，m； u流速，m/s； 流体的密度，kg/m3； 流体的粘度，N·s/m2。 λ— 称为摩擦系数。层流时，λ＝64／Re；湍流时 λ 是雷诺准数 Re 和相对粗糙度的ppphf21),,,,,(uldfp 22udlphf 函数，须由实验确定 2、局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (a)当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号 Σ le 表示。 则流体在管路中流动时的总阻力损失 为 (b)阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 式中，ξ— — 局部阻力系数，无因次； u — — 在小截面管中流体的平均流速，m／s 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此 hf 之值可应用伯努利方程由压差计读数求取。 三、实验装置与流程 1、实验装置：主要部分由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件、转子流量计等组成。从上向下第一根为不锈钢光滑管，第二根为镀锌铁管，分别用于光滑管和粗糙管湍流流...