实验一流体流动阻力测定实验

4.1 流体流动阻力测定实验 一、实验目的 ⒈学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数的测定方法。 ⒉掌握直管摩擦系数与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 ⒊掌握局部阻力的测量方法。 ⒋学习压强差的几种测量方法和技巧。 ⒌掌握双对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈测定实验管路（光滑管和粗糙管）内流体流动的阻力和直管摩擦系数。 ⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。 ⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。 三、实验原理 ⒈直管摩擦系数与雷诺数Re 的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系： hf = fP=22udl （4-1） λ =22uPldf （4-2） Re = ud （4-3） 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。 直管摩擦系数λ 与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ 和粘度μ 也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。 根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ ，用式（1-3）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ 与Re 的关系曲线。 ⒉局部阻力系数 的测定 22'uPhff （4-4） 2'2uPf （4-5） 式中：局部阻力系数，无因次； 'fP局部阻力引起的压强降，Pa； 'fh局部阻力引起的能量损失，J／kg。 图4-1 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降'fP 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b＇，见图4-1，使 ab＝bc ； a＇b＇＝b＇c＇ 则 △Pf，a b ＝△Pf，bc ； △Pf，a＇b＇= △Pf，b＇c＇ 在a~a＇之间列方程式： Pa－Pa＇ =2△Pf，a b+2△Pf，a＇b ＇+△P＇f （4-6） 在b~b＇之间列方程式： Pb－Pb＇ = △Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f = △Pf，a b+ △Pf，a＇b＇+ △P＇f （4-7） 联立式...