实验一 流体摩擦阻力系数测定一、实验目的及任务1、学习流体在管道内摩擦阻力ΔPf 及摩擦阻力系数 λ 的测定方法；2、确定摩擦阻力系数 λ 与雷诺数 Re 和相对粗糙度ε /d 之间的关系；3、在双对数坐标纸上绘出 λ～Re 曲线并与莫迪图进行比较；4、测定局部（阀门）阻力系数ζ 。二、实验基本原理由于有粘性和涡流的影响，流体流动时会产生流动阻力。其大小与管子的长度、直径、流体流速和管道摩擦阻力系数有关。本实验分为直管摩擦系数和局部（阀门）阻力系数ζ 两种情况。1、直管摩擦系数与雷诺数 Re 的测定直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即λ=f (Re,ε/d)，对一定的相对粗糙度而言，λ=f (Re)。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：hf=P1−P2ρ=ΔPfρ （1-1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）hf=ΔP fρ =λ ldu22 （1-2）整理（1-1）（1-2）两式得 λ=2dρ⋅l⋅ΔPfu2 （1-3） Re=d⋅u⋅ρμ （1-4）式中：d− 管径，m ； ΔPf− 直管阻力引起的压强降，Pa； l− 管长，m； u−流速，m / s； ρ−流体的密度，kg / m3； μ− 流体的粘度，N·s / m2。 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ΔPf 与流速u （流量 V）之间的关系。根据实验数据和式（1-3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数 λ，用式（1-4）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。2、局部（阀门）阻力系数ζ的测定 hf' = ΔP' fρ =ζ u22 （1-5） ζ =(2ρ)⋅ΔP' fu2 （1-6）式中：ζ −局部阻力系数，无因次； ΔPf' − 局部阻力引起的压强降，Pa；hf' − 局部阻力引起的能量损失，J／kg。图 1-1 局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降ΔPf' 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 1-1，使 ab＝bc ； a＇b＇＝b＇c＇则 △Pf，a b ＝△Pf，bc ； △Pf，a＇b＇= P△f，b＇c＇ 在 a~a＇之间列柏努利方程式： Pa－Pa＇ =2 P△f，a b+2 P△f，a＇b＇+ P△＇f （1-7） 在 b~b＇之间列柏努利方程式： Pb－Pb＇ = P△f，bc+ P△f，b＇...
