流体力学综合实验装置——流体流动阻力测定实验---实验报告
流体流动阻力测定实验
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ξ。
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。
二、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：
即，
式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次；
d —直管内径，m；
—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，J/kg；
ρ—流体密度，kg/m3；
l —直管长度，m；
u —流体在管内流动的平均流速，m/s。
滞流（层流）时，
式中：Re —雷诺准数，无因次；
μ—流体粘度，kg/(m·s)。
湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度（ε/d）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、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（m3/h）。
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。
根据实验装置结构参数l、d，指示液密度，流体温度 (查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V、压差
，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。
(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某一长度为的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，则流体在管路中流动时的总机械能损失
为：
(2) 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：
式中：ξ—局部阻力系数，无因次；
—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，kg/m3；
g —重力加速度，9.81m/s2；
本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。
三、实验装置与流程
3.1 装置图
图1 实验装置流程示意图
1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12－局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱
2．装置参数
四、实验步骤
1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。
2. 实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开
度下，保持全流量流动5－10min。
3．流量调节：通过离心泵变频器调节管路流量，让流量从1到4m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值；自控状态，流量控制界面设定流量值或设定电动调节阀开度，待流量稳定记录相关数据即可。
4．计算：装置确定时，根据PΔ和u的实验测定值，可计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数
，其中A为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列λ～Re的实验点，从而绘出λ～Re曲线。
5．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。
五、实验数据处理
5.1 原始数据记录
阻力测试
5.2 数据的处理与分析
（1）对于光滑管，管内径：d=0.02m，测量段长度：l=1m 流速：
雷诺数：
直管阻力摩擦系数：
（2）对于粗糙管，管内径：d=0.021m，测量段长度：l=1m 流速：
雷诺数：：
粗糙管阻力摩擦系数：
（3）对于局部阻力管，管内径：d=0.02m，测量段长度：l=0.95m 流速：
雷诺数：：
局部阻力系数：
六、结果分析与讨论
6.1 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，从而估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。
（1) 在双对数坐标纸上标绘出λ～Re曲线，作图如下：
（2) 从图1估算出该管的相对粗糙度：
该管的绝对粗糙度：
6.2 根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算误差。
适用于光滑管的柏拉修斯式：
6.3 根据局部阻力实验结果，闸阀全开时的平均
值为：
6.4 管壁粗糙度对流动阻力或摩擦系数的影响，主要是由于流体在管路中流动时流体质点与管壁凸出部分相碰撞而增加了流体的能量损失，其影响程度与管径的大小有关，因此在摩擦系数图中参数为相对粗糙度
，而不是绝对粗糙度
。
流体阻力测定实验报告
流体阻力测定实验报告 流体阻力测定实验报告 引言： 流体力学是研究流体在运动中的力学性质和规律的学科。流体阻力是流体运动 中的一个重要现象，对于理解流体运动及其应用具有重要意义。本实验旨在通 过测定不同物体在流体中的运动速度和受到的阻力，探究流体阻力的特性和影 响因素。 实验器材和方法： 实验器材包括流体阻力测定装置、不同形状的物体、计时器等。首先，将流体 阻力测定装置放置在水槽中，调整好水流速度。然后，选取不同形状的物体， 如圆柱体、平板等，分别放入流体中，记录物体在流体中的运动速度和受到的 阻力。实验过程中，注意保持实验环境的稳定和准确测量。 实验结果： 通过实验测量，得到了不同形状物体在流体中的运动速度和受到的阻力数据。 根据数据分析，发现不同形状的物体受到的阻力大小存在差异。圆柱体在流体 中受到的阻力相对较小，而平板受到的阻力较大。这是因为圆柱体的形状对流 体的流动产生较小的阻力，而平板的形状则会导致流体流动时产生较大的阻力。讨论： 流体阻力的大小与物体的形状密切相关。在流体中运动的物体，其形状越流线型，阻力越小。这是因为流体在物体表面形成的流动层越光滑，阻力就越小。 而对于平板形状的物体，由于其边缘会产生较大的涡流，导致阻力增大。因此，在设计流体运动的装置时，应尽量减小物体的阻力，提高流体的运动效率。
此外，流体阻力还与流体的黏性、流速和物体表面粗糙度等因素有关。当流体黏性较大时，阻力也会增大。流速越大，流体对物体的冲击力也越大，从而增加阻力。物体表面越粗糙，流体对其的阻力也会增加。因此，在实际应用中，需要考虑这些因素对流体阻力的影响，以便准确预测和控制流体运动的阻力。结论： 通过流体阻力测定实验，我们深入了解了流体阻力的特性和影响因素。实验结果表明，物体的形状、流体的黏性、流速和物体表面粗糙度等因素都会对流体阻力产生影响。在实际应用中，我们应根据具体情况选择合适的物体形状和流体条件，以减小阻力，提高流体运动的效率。 参考文献： [1] 王某某. 流体力学实验[M]. 北京：科学出版社，2010. [2] 张某某. 流体阻力的研究进展[J]. 流体力学杂志，2015，28(2): 34-45.
流体流动阻力测定实验报告
实验名称：液体流动阻力的测定实验 一、 实验目的 ① 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。 ② 测定直管摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ ③ 验证湍流区摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。 ④ 将所得光滑管的Re -λ方程和Blasius 方程相比较。 二、 实验器材 流体流动阻力实验装置 三、 实验原理 1、直管摩擦阻力 不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等官件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通过采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为 ),,,,,(εμρu l d f p =∆ 引入下列无量纲数群。 雷诺数 μ ρ du =Re 相对粗糙度 d ε 管子长径比 d l 从而得到 )l ,,(2 d d du u p εμρρψ=∆ 令)(Re,d ε Φ=λ 2 )(Re,l 2u d d p εΦ=∆ρ 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测 定。 2 l 2 u d p h f ⨯=∆=λρ
式中 f h ——直管阻力，J/kg ； l ——被测管长，m ； d ——被测管内径，m ； u ——平均流速，m / s ； λ——摩擦阻力系数。 当流体在一管径外d 的圆形管中流动时，选取两个截面，用U 形压差计测出这两个截面的静压强差，即为流体流过两截面的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测不同Re 下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的Re -λ关系。 （1） 湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内)(Re,μ ε f =λ。对于光滑管，大量实验证明，当Re 在5 310~103⨯范围内，λ与Re 的关系Blasius 关系，即 25.0Re /3163.0=λ 对于粗糙管，λ与Re 的关系均以图来表示。 （2） 层流的摩擦阻力系数 Re 64=λ 2. 局部阻力 2 2 u h s ξ= 式中，ξ为局部阻力系数，其中流体流过的管件的几何形状及流体的Re 有关，当Re 大到一定值后，ξ和Re 无关，成为定值。 四、 实验装置 图-1 管道流体阻力测定实验——实验装置示意图及流程 1、2—白铁管；3—不锈钢管； 4—白铁管； 5—孔板流量计； 6—文丘里流量计； 7—涡轮流量计；
流体力学综合实验实验报告
流体力学综合实验实验报告 一、实验目的 1. 了解流体力学原理。 2. 学习流体力学实验的方法，掌握实验的技能。 3. 通过实验，明白流体力学中流体的各种属性及其产生的作用。 二、实验原理 流体力学综合实验主要通过实验装置与实验方法，研究流体力学的基本原理，掌握压力、压降、流量、冲力等参数的测量方法，以及流体间的力学特性（如阻力、压力损失率、混合性等），量化表征流体运动规律，有助于进一步深入研究流体力学的原理。 三、实验设备 流体力学综合实验装置由以下部分组成： 1.供水管 2.压力表 3.流量计 4.定压调节装置 5.实验室水压测试系统 6.实验室水压实验系统 四、实验步骤 1. 打开供水管，启动实验装置，并记录初始温度和流量。 2. 根据实验要求，调整定压调节装置，使实验装置持续运行。 3. 逐步记录实验装置的运行参数，如流量、压力、温度等。
4. 观察实验装置的运行状态，及时记录实验数据。 5. 根据实验结果，归纳总结实验意义，完成实验报告。 五、实验结果 实验中测量的参数如下： 1. 流量：1.32mL/min； 2. 压力：2.45MPa； 3. 温度：18℃。 六、实验分析 通过实验，可以看出，流量、压力和温度是流体力学中非常重要的参数，改变这些参数，可以影响流体的运动状态，从而得出实验结论。 根据实验，我们可以得出以下结论： 1. 压力的变化可以影响流体的流动状态。随着压力的增加，流体的物理特性也发生了改变，即流量也相应增大。 2. 温度的变化也会影响流体的流动状态。随着温度的升高，流量会增加。 七、实验总结 本实验通过实验装置，和测量方法，了解流体力学的基本原理，掌握压力、压降、流量、冲力等参数的测量方法，以及流体间的力学特性，我们可以从中得出流体受到压力、温度等影响而发生变化的结论。
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告摘要： 通过测算不同流速和管道直径下流体的流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。实验的结果表明，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比，结果与理论计算值基本吻合。 一、实验原理 在流体力学中，我们研究流体在管道中的运动和分布。不同形状、不同截面的管道中，流体的流动速度和压强是不同的，流体的动能和势能也会随着时间和位置的变化而发生变化。在流体流动中，管道内壁与流体的相互作用形成一定的阻力，这种阻力称为流体流动阻力。 实验中，我们设计了一套管道流体流动测量装置，通过测算流体在不同流速和管道直径下流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。
二、实验步骤 1. 准备工作：将实验装置安装好，并连接好各个部件。 2. 流量测定：打开水泵，将水流导向流量计中，通过观察流量计中的示数，测定流体的流量。 3. 压降测定：利用几何水平仪测定与水平面夹角，计算出流体在管道中的压降。 4. 流速测定：通过测算流量和管道截面积，计算出流体的平均流速。 5. 重复实验：重复以上测定步骤，测定不同流速和管道直径下的流量和压降数据，以确定流体流动阻力与流速和管道直径的关系。 6. 数据处理：根据实验数据计算出流体流动阻力公式，并与理论计算值对比。
三、实验结果与分析 1. 流量与管道直径的关系 通过实验测定，流量与管道直径的平方成正比。实验数据如下：流量 Q (m3/h) 1 2 3 4 5 直径 D (cm) 1 1.5 2 2.5 3 2. 压降与流速的关系 通过实验测定，压降与流速的平方成正比。实验数据如下： 流速 v (m/s) 0.67 1.13 1.33 1.51 压降 h (m) 0.05 0.09 0.12 0.16 3. 流体流动阻力与流速和管道直径的关系
流体力学综合实验装置——流体流动阻力测定实验---实验报告
流体流动阻力测定实验 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ξ。 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。 二、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： 即，
式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m； —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，J/kg； ρ—流体密度，kg/m3； l —直管长度，m； u —流体在管内流动的平均流速，m/s。 滞流（层流）时， 式中：Re —雷诺准数，无因次； μ—流体粘度，kg/(m·s)。 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度（ε/d）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、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（m3/h）。 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。 根据实验装置结构参数l、d，指示液密度，流体温度 (查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V、压差 ，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。 (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某一长度为的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，则流体在管路中流动时的总机械能损失 为：
流体阻力测定实验报告
流体阻力测定实验报告 实验目的，通过实验测定不同流速下流体对物体的阻力，探究流体阻力与流速、物体形状、流体粘度等因素的关系。 实验仪器，流体实验装置、流速计、物体模型。 实验原理，当物体在流体中运动时，流体对物体的阻力与流速、物体形状、流 体密度、流体粘度等因素有关。根据液体静力学原理，流体对物体的阻力与流速成正比，与物体形状、流体密度和粘度有关。 实验步骤： 1. 将流速计安装在流体实验装置上，调节流速计至所需的流速。 2. 将物体模型放入流体实验装置中，使其在流体中运动。 3. 测定不同流速下物体受到的阻力，并记录实验数据。 实验数据处理： 根据实验数据，绘制流速与阻力的关系曲线，分析不同流速下物体受到的阻力 变化情况。通过实验数据分析，得出流体阻力与流速成正比的结论，并探讨流体阻力与物体形状、流体粘度等因素的关系。 实验结果分析： 实验结果表明，在相同流速下，不同形状的物体受到的阻力不同。流体阻力与 物体形状有一定的关系，表现为不同形状的物体在同一流速下受到的阻力不同。此外，流体的粘度也会影响物体受到的阻力，粘度越大，阻力也越大。 结论，流体阻力与流速成正比，与物体形状、流体粘度等因素有关。在实际应 用中，需根据具体情况选择合适的物体形状和流速，以降低流体对物体的阻力，提高流体运动效率。
实验总结，通过本次实验，我们深入了解了流体阻力的测定方法和影响因素，对流体力学有了更深入的理解。在今后的工程实践中，将更加注重流体阻力的研究和应用，为工程设计和生产提供更加科学的依据。 通过本次实验，我们不仅掌握了流体阻力测定的方法，还对流体阻力与流速、物体形状、流体粘度等因素的关系有了更深入的认识。这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的指导意义。希望通过今后的实践和研究，能够进一步完善流体阻力的理论体系，为工程实践和科学研究提供更加可靠的理论基础。
流体流动阻力测定实验报告
流体流动阻力的测定 实验报告 _ _ _ _ _ _ 化工0808 200811240 报告人：董天琦同 组人: 谢应锐、魏来、派瑞克、施云
流体流动阻力测定实验报告_ 0.化工0808_董天琦_ 流体流动阻力测定实验报告_ 实验时间：2010.10.21_______报告人：董天琦________学号：200811240___ 班级：化工_0808____________同组人:_谢应锐、魏来、派瑞克、施云_ 摘要：本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量q v、测压点之间的压强 差ΔP，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路 的λ‐Re变化关系及突然扩大管的-Re关系。从实验数据分析可知，光滑管、 粗糙管的摩擦阻力系数随Re增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满 足Blasuis关系式：_。突然扩大管的局部阻力系数随Re的变化而变 化。层流时，摩擦阻力系数满足 一、实验目的及任务_ 关系式。_ 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。_ 2、测定直管摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数 ξ。_ 3、测定层流管的摩擦阻力。_ 4、验证湍流区摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。_ 5、将所得光滑管的λ‐Re方程与B lasius方程相比较。_ 二、基本原理_ 流体在由直管和管件、阀门组成的管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在, 不可避免地要消耗一定的机械能。流体在直管中流动造成机械能损失称为直管阻 力损失,用Hp表示。而流体流经阀门管件等的局部障碍所造成的机械损失, 称为局部阻力损失,用h f表示。直管阻力损失,表现在水平均匀管路中两截面的压 h f = - pp21 强降低,即： ρ。 因为影响阻力损失的因素很多,即f = ρuldfh),,,,,,( 所以,我们采用因次分 析指导下的实验研究方法。根据因次分析法,将 p h 组合 f = ρ uldf ) , ,
流体流动阻力实验报告
流体流动阻力的测定 摘要： 本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量qv 、测压点之间的压强差ΔP ，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路的λ‐Re 变化关系及突然扩大管的 -Re 关系。从实验数据分析可知，光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数随Re 增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满足Blasuis 关系式：0.250.3163Re λ= 。突然扩大管的局部阻力系数随Re 的变化而变化。 一、 目的及任务 ①掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。 ②测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。 ③验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。 ④将所得光滑管λ-Re 方程与Blasius 方程相比较。 二、 基本原理 1. 直管摩擦阻力 不可压缩流体，在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下： 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态相关，可表示为： △p=?(d ,l ,u ,ρ, μ, ε) 引入下列无量纲数群。 雷诺数 du Re ρ μ= 相对粗糙度 d ε 管子长径比l d 从而得到 2 (,,)p du l u d d ρερμ?=ψ 令(Re,)d ε λ=Φ 2(Re,)2 p l u d d ερ?=Φ 可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
流体力学综合实验-实验报告
. . 实验报告 课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵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。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 ⑴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： 212 2 f f p p p l u h d λρ ρ ∆-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ∆= ⑵ Re du ρμ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 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流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ∆== ⑸ 专业： 化学工程与工艺 姓名： 学号： 日期：2013/9/29 地点：教十1208 装 订 线
流动阻力的测定实验报告
流动阻力的测定实验报告化学工程与 工艺专业 化工原理实验报告 姓名 学院 专业班级 学号 指导教师 实验日期评定成绩： 评阅人：
流体流动阻力的测定实验报告 一、实验目的 （1）学习直管摩擦阻力Ap、直管摩擦系数大的测量方法。 （2）测定不同直管摩擦系数人与雷诺数Re之间的关系。 （3）测定弯头等局部阻力系数C与雷诺数Re之间的关系。 （4）掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验基本原理 （一）流动阻力的测定 流体在管内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，必然引起能量损耗。这种损耗包括流体流经管道的直管阻力和流经管件阀门等的局部阻力。 1.直管阻力摩擦系数的测定 流体在圆形直管内流动的阻力损失hf为： -.2△pI匕 hf=—= A — P d 2 、2Apd A = y Ipu乙 由式（1）可知，欲测定入，需知道1、d,测定等。与因实验装置而异，由现场实测。1为两测压点的距离，欲测定，只需测量液体的温度，再查有关手册。欲测定U,需先测定流量，再由管径计算流速。 2.局部阻力系数的测定
流体流经管件的阻力损失为：
.2 C =Ap 9(2)pu£ 待测的阀门或弯头，由现场指定。 (二)流量计校正 流量测量中，广泛采用孔板流量计和文丘里流量计。这两种流量计由孔板与U型管压差计组成。 当流体以一定流速通过孔板时，由于流道截面缩小，流速增大，而使孔板前后产生一定压差。流体的体积流量与压差的关系如下式所示： 即竿(3) V=CoA [2 流量系数Co与流量计的结构参数(do/D)有关，与流体的流动状况Re有关。通过实验确定Co与Re的关系曲线，称为流量计校正。本实验是以水为工作流体，测定在一定范围内的Co〜Re曲线。 三、实验装置与流程 实验装置流程如图所示，由管子、管件、闸阀、孔板、控制器、流量计及泵等组成, 实际实验装置由多个支路构成，分别用于直管阻力测定、局部阻力测定和流量计的校核。
流体流动阻力测定实验报告
流体流动阻力测定实验报告 流体力学综合实验装置流体流动阻力测定（45） 实验报告 姓名：学号：专业：指导老师：装置号：日期： 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一般实验方法。 2.测量直管的摩擦系数λ在一般湍流区λ与Re的关系曲线中验证了与雷诺数Re的关系。 3.测量流体流经管件和阀门时的局部阻力系数？。 4.学习如何使用涡轮流量计。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原则 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。流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： hf??pf??p1?p2???lu2d2（1） 也就是说，？？2d？pf？lu2（2） 三、实验数据记录 根据实验测得的数据填写下表： 直管基本参数：光滑管径粗糙管径局部阻力管径 序列号 流量(m3/h)粗糙管压差（kpa）光滑管压差（kpa）局部阻力管压差（kpa）四、实验报告 1.根据粗管实验结果，在双对数坐标纸上绘制λ～Re曲线，并与《化工原理》教材中的相关曲线进行比较 图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。 2.根据光滑管的实验结果，通过与布拉修斯方程的比较，计算了误差。 3．根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值。
4.对实验结果进行分析和讨论。 五、思考题 1.设备排气时，是否需要在工艺结束时关闭出口阀？为什么？ 2．如何检测管路中的空气已经被排除干净? 3.以水为介质测量λ〜该关系式是否适用于其他流体？如何申请？ 4．在不同设备上(包括不同管径)，不同水温下测定的λ～re数据能否关联在同一条曲线上? 5.如果测压口和孔的边缘有毛刺或安装不垂直，对静压测量有什么影响？
化工原理实验-流体流动阻力系数的测定实验报告
精品文档 流体流动阻力系数的测定实验报告 一、实验目的： 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。 ξ 。 2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系 数 3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系 Re 和相对粗糙度的函数。 数 4、将所得光滑管的λ —Re方程与Blasius方程相比较。 二、实验器材： 流体阻力实验装置一套 三、实验原理： 1、直管摩擦阻力 不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变 化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实 验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为 △P=f (d, l, u,ρ ,μ ,ε ) 引入下列无量纲数群。 雷诺数Re=duρ/μ 相对粗糙度ε / d 管子长径比l / d 从而得到 △P/(ρu2)=ψ (duρ/μ，ε / d， l / d) 令λ=φ（Re，ε / d） △P/ρ=（ l / d）φ（ Re，ε / d）u2/2 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。 h f= △P/ρ= λ（l / d）u2/2 式中， h f——直管阻力， J/kg l ——被测管长， m d——被测管内径，m u——平均流速， m/s λ——摩擦阻力系数。 当流体在一管径为 d 的圆形管中流动时，选取两个截面，用 U 形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压 强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re 下 的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re 关系。 （1）、湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内λ=f（Re，ε / d）。对于光滑管，大量实验证明，当Re 在 3× 103~105
流体流动阻力的测定(化工原理实验报告)
北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2008.10.29 班 级： 化工0602 姓 名：许兵兵 学 号： 200611048 同 组 人 ：汤全鑫 阮大江 阳笑天 流体流动阻力的测定 摘要 ● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。 ● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。 ● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。 ● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。 关键词 流体流动阻力 雷诺数 阻力系数 实验数据 Matlab 一、实验目的 1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法； 2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力 4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系 5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。 二、实验原理 不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群 雷 诺 数： μρ du = Re 相对粗糙度： d ε 管路长径比： d l 可导出： 2)(Re,2u d d l p ⋅⋅=∆εφρ 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 22u d l p H f ⋅ ⋅=∆=λρ
因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。 在湍流区内，λ = f（Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即： 25 .0Re 3163.0=λ 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： Re 64=λ 局部阻力： f H =2 2 u ⋅ξ [J/kg] 三、装置和流程 四、操作步骤 1、启动水泵，打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀，关闭其它管路的开关阀和切换阀； 2、排尽体系空气，使流体在管中连续流动。检验空气是否排尽的方法是看当流量为零时候U 形压差计的两液面是否水平； 3、调节倒U 型压差计阀门1、2、3、 4、5的开关，使引压管线内流体连续、液柱等高； 4、打开流量调节阀，由大到小改变10次流量（Re min ＞4000）,记录光滑管压降、孔板压降数据； 5、完成10组数据测量后，验证其中两组数据，确保无误后，关闭该组阀门； 6、测量粗糙管（10组）、突然扩大管（6组）数据时，方法及操作同上； 7、测量层流管压降时，首先连通阀门6、7、8、9、10所在任意一条回流管线，其次打开进入高位水灌的上水阀门11，关闭出口流量调节阀16； 8、当高位水灌有溢流时，打开层流管的压降切换阀，对引压管线进行排气操作； 9、打开倒U 型压差计阀门5，使液柱上升到n 型压差计示数为0的位置附近，然后关闭该阀门，检 图1 流体阻力实验装置流程图 1． 水箱 2．离心泵 3．孔板流量计 4．管路切换阀 5．测量管路 6．稳流罐 7．流量调节阀
流动阻力实验报告
实验7 流体阻力测定实验 一、实验目的 ⒈ 学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数λ的测定方法； ⒉ 掌握直管摩擦系数λ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 掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈ 测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线； ⒉ 在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数； ⒊ 在对数坐标纸上标绘光滑管和粗糙管的λ-Re 关系曲线。 三、实验原理 ⒈ 直管摩擦系数λ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)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。 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： ρ ρ f f P P P h ∆= -= 2 1 （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） 2 2 u d l h f P f λρ == ∆ （1-2） 整理（1-1）（1-2）两式得 22u P l d f ∆⋅⋅= ρλ （1-3） μ ρ ⋅⋅= u d Re （1-4） 式中：-d 管径，m ； -∆f P 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 / m 3；
-μ流体的粘度，N ·s / m 2。 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△P f 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。 ⒉ 局部阻力系数ζ的测定 2 2'u P h f f ζρ =∆= ' （1-5） 2'2u P f ∆⋅⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=ρζ （1-6） 式中：-ζ局部阻力系数，无因次； -∆' f P 局部阻力引起的压强降，Pa ； -'f h 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' f P ∆ 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 △P f ，a b ＝△P f ，bc ； △P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇ 在a~a ＇之间列柏努利方程式： P a －P a ＇ =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： P b －P b ＇ = △P f ，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇ f = △P f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇ f （1-8） 联立式（1-7）和（1-8），则： ' f P ∆＝2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇) 为了实验方便，称（P b －P b ＇）为近点压差，称（P a －P a ＇）为远点压差。用差压传感器来测量。 四、实验装置
流体力学综合实验-实验报告
. .. . .. 实验报告 课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵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。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 ⑴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： 212 2 f f p p p l u h d λρ ρ ∆-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ∆= ⑵ Re du ρμ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 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，这种方法称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ∆== ⑸ 专业： 化学工程与工艺 姓名： 学号： 日期：2013/9/29 地点：教十1208 装 订 线
流体阻力测定实验报告
实验6 流体阻力测定实验装置 一、实验目的 1、了解实验所用到的实验设备、流程、仪器仪表； 2、了解并掌握流体流经直管阻力系数λ的测定方法及变化规律，并将λ与Re 的关系标绘在双对数坐标上。 3、了解不同管径的直管λ与Re 的关系； 4、了解阀门的局部阻力系数ζ与Re 的关系； 5、了解差压传感器、涡轮流量计的原理及应用方法。 二、实验原理 1、流体在管内流量及Re 的测定： 本实验采用涡轮流量计直接测出流量q[m 3/h]： ]/[) *3600/(42s m d q u ⋅=π μ ρ⋅⋅= u d Re 式中：d 、ρ、μ— 管内径[m]、流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m 3]、 [Pa S] 2、直管摩擦阻力损失ΔP 0Af 及摩擦阻力系数λ的测定 流体在管路中流动，由于粘性剪应力的存在，不可避免的会产生机械能损耗。根据范宁（Fanning ）公式，流体在圆形直管内作定常稳定流动时的摩擦阻力损失为： ] [2 2 0Pa u d l p Af ⋅=∆ρλ 式中：l ——沿直管两测压点间距离，m ；
λ——直管摩擦系数，无因次； 由上可知，只要测得ΔP 0f 即可求出直管摩擦系数λ。根据柏努里方程和压差计对等径管读数的特性知：当两测压点处管径一样，且保证两测压点处速度分布正常时，压差读数ΔP 既为流体流经两测压点处的直管阻力损失ΔP 0f 。 l u d p ⋅⋅⋅∆⋅= 2 2ρλ 式中：Δp——压差计读数，[Pa] 以上对阻力损失Δp 、阻力系数λ的测定方法适用于粗管、细管的直管段。 3、阀门局部阻力损失ΔP f 、及其阻力系数ζ的测定 流体流经阀门时，由于速度的大小和方向发生变化，流动受到阻碍和干扰，出现涡流而引起的局部阻力损失为： 2 2 'u P f ρζ =∆ [Pa] 式中：ζ――局部阻力系数，无因次。 对于测定局部管件的阻力如阀门，其方法是在管件前后的稳定段内分别有两个测压点。按流向顺序分别为1、2、3、4点，在1-4点和2-3点分别连接两个压差计，分别测出压差为ΔP 14、ΔP 23。 在2-3列BNL 方程（2-3间直管长为L ） 2323 32 2 232)2 ()2 (f p u gz u gz p p ∑∆++ -+ =-ρρρρ 上式中，由于2、3点管径一样，管子水平放置，位能与动能项可消除；而总能耗可分为直管段阻力损失ΔP F 23和阀门局部阻力损失ΔP F ’，因此上式可简化为： '2323f f p p p ∆+∆=∆ * 同理在1-4列BNL 方程（1-4间直管长为2L ） '23'14142f f f f p p p p p ∆+∆=∆+∆=∆ ** 以上*和**式联立解得： 1423'2p p p f ∆-∆=∆ 则局部阻力系数为：2 1423) 2(2u p p ⋅∆-∆⋅= ρς 三、实验装置