流体流动阻力的测定173210011120102761王晓鸽一、实验目的1掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的实验方法。2测定直管摩擦系数λ与雷诺准数re的关系，验证在一般湍流区λ与re的关系曲线。3测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。4学会流量计和压差计的使用方法。5识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、实验原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。1．直管阻力摩擦系数λ的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：pfp1p2lu2hfλ即，2dpfλ式中：λ直管阻力摩擦系数，无因次；d直管内径，m；pf流体流经l米直管的压力降，pa；hf单位质量流体流经l米直管的机械能损失，jkg；ρ流体密度，kgm3；l直管长度，m；u流体在管内流动的平均流速，ms。层流流时，64λ湍流时λ是雷诺准数re和相对粗糙度εd的函数，须由实验确定。欲测定λ，需确定l、d，测定pf、u、ρ、μ等参数。l、d为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。pf可用u型管、倒置u型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。求取re和λ后，再将re和λ标绘在双对数坐标图上。2．局部阻力系数ξ的测定局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：fhf′ξ因此，2pf′ξ式中：ξ局部阻力系数，无因次；pf′－局部阻力压强降，pa（；本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取。）ρ流体密度，kgm3；u流体在管内流动的平均流速，ms。根据连接阀门两端管径d，流体密度ρ0，流体温度t0（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量q、压差计读数，求取阀门的局部阻力系数ξ。三、实验内容1根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ～re曲线，对照化工原理教材上有关曲线图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。
f2根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其r