化工原理实验讲义
北京理工大学化工与环境学院化学工程与控制系化工原理实验室编
f流体流动阻力的测定
1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一般实验方法。2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内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。4．学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
2基本原理
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：
hf
pf


p1p2


lu2d2
（1）
即，

2dpf
lu2
（2）
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。滞流层流时，

64Re
（3）
fRe
du

（4）
式中：Re雷诺准数，无因次；μ流体粘度，kgms。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。由式（2）可知，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。例如本装置采用涡轮流量计测流量，V，m3h。
u
V900d2
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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。
（1）当采用倒置U型管液柱压差计时
pfgR
式中：R－水柱高度，m。（2）当采用U型管液柱压差计时
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pf0gR
式中：R－液柱高度，m；
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0－指示液密度，kgm3。
根据实验装置结构参数l、d，指示液密度0，流体温度t0查流体物性ρ、μ，及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R，通过式5、6或7、4和式2求取Re和λ，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。2．局部阻力系数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。1当量长度法流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与r