化工原理流体综合实验报告(DOC)
化工原理实验报告综合经典篇

实验题目:流体流动阻力测定实验一、数据记录1、实验原始数据记录如下表:离心泵型号:MS60/0.55,额定流量:60L/min, 额定扬程:19.5mN,额定功率:0.55kw流体温度2、5 2.4 1.9258 0.00513 41149.8586 2.6487 0.024846 6 2.2 1.7653 0.0061 37720.7038 2.2759 0.029569 7 2 1.6048 0.00593 34291.5489 1.8149 0.028751 8 1.8 1.4443 0.00424 30862.3940 1.5304 0.020508 9 1.6 1.2838 0.00536 27433.2391 1.2164 0.025955 10 1.4 1.12340.005655 24004.08420.94180.0273820.00559绘制粗糙管路的双对数λ-Re 曲线如下图示:根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程λ=0.3164/(Re0.25),计算其误差,计试验次数 阻力系数λ 雷诺数Re 柏拉修斯方程计算结果 误差1 0.016893 57609.8021 0.02042266 0.1728312 0.017215 54009.1895 0.02075485 0.1705553 0.017332 50408.5768 0.02111594 0.179198 4 0.017282 46807.9642 0.0215108 0.196595 0.018107 43207.3516 0.02194558 0.174914 6 0.017612 39606.7389 0.02242819 0.2147387 0.018552 36006.1263 0.02296902 0.1923038 0.019035 32405.5137 0.02358206 0.192819 9 0.019391 28804.901 0.02428678 0.201582 10 0.019954 25204.2884 0.02511122 0.205375 3 的流速2900d Vu π=(m/s ),雷诺数μρdu =Re ,流体阻力ρ1000⨯∆=P Hf,阻力系数22Lu d H f =λ,ξ=gu2f'Δ2ρP ,并以标准单位换算得光滑管数据处理结果如下表二、结果分析(1)光滑管结果分析:曲线表明,在湍流区内,光滑管阻力系数随雷诺数增大而减小,进入阻力平方区(也称完全湍流区)后,雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱,阻力系数基本趋于不变。
化工原理实验报告流体流动阻力

化工原理实验报告流体流动阻力实验目的:通过测量不同条件下流体的流动阻力,并对结果进行分析,了解流体流动的基本特性及其影响因素。
实验原理:1. 流动阻力:当流体通过管道或孔隙时,会受到管道或孔隙壁面的阻力而产生阻碍,这种阻碍就被称为流动阻力。
流动阻力与管道长度、管道直径、流速和流体黏度有关。
2. 流量:单位时间内流体通过管道或孔隙的量称为流量,单位是立方米/秒。
3. 流速:流体通过管道或孔隙时,在单位时间内被运动到的体积与管道截面积的比值,称为流速,单位是米/秒。
4. 压力损失:流体流动时被阻碍形成的压差称为压力损失,即高压端压力减低压端压力差。
压力损失随着管道长度的增加而增加,随着管道内径的减小而增加,而随着粘度的增加而减小。
实验器材:1. 倾斜漏斗2. 液压流量表3. 钢尺4. 塑料软管实验步骤:1. 将倾斜漏斗放置在流量计上方,开启阀门,记录液位高度和流量计读数。
2. 改变管道长度(截面积不变),分别记录不同长度下的压力损失和流速。
3. 改变管道截面积(长度不变),分别记录不同截面积下的压力损失和流速。
4. 改变流体黏度(管道长度和截面积均恒定),分别记录不同粘度下的压力损失和流速。
实验结果:实验数据记录:试验条件管道长度(m)管道直径(mm)流量(L/min)流速(m/s)压力损失(Pa):: :: :: :: :-: ::1 2 8 12.81.28 2002 4 8 12.0 0.60 4003 6 8 10.5 0.35 6004 2 6 10.7 1.07 1755 2 4 9.5 1.58 1506 2 8 12.8 1.28 2007 2 8 10.4 1.04 1608 2 8 9.3 0.93 1209 2 8 12.8 1.28 20010 2 8 6.70.67 24011 2 8 12.8 1.28 20012 2 8 7.2 0.72 20013 2 8 12.8 1.28 20014 2 8 8.5 0.85 200根据数据可得,流量和流速随着管道长度、管道截面积和流体黏度的增大而减小,压力损失随着这三个因素的增大而增大。
化工原理含实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握化工原理中的基本概念和原理。
2. 通过实验验证理论知识,提高实验技能。
3. 熟悉化工原理实验装置的操作方法,培养动手能力。
4. 学会运用实验数据进行分析,提高数据处理能力。
二、实验内容本次实验共分为三个部分:流体流动阻力实验、精馏实验和流化床干燥实验。
1. 流体流动阻力实验实验目的:测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数与雷诺数Re的关系,将测得的~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较;测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。
实验原理:流体在管道内流动时,由于摩擦作用,会产生阻力损失。
阻力损失的大小与流体的雷诺数Re、管道的粗糙度、管道直径等因素有关。
实验中通过测量不同流量下的压差,计算出摩擦系数和局部阻力系数。
实验步骤:1. 将水从高位水槽引入光滑管,调节流量,记录压差。
2. 将水从高位水槽引入粗糙管,调节流量,记录压差。
3. 改变流量,重复步骤1和2,得到一系列数据。
4. 根据数据计算摩擦系数和局部阻力系数。
实验结果与分析:通过实验数据绘制~Re曲线和局部阻力系数曲线,与理论公式进行比较,验证了流体流动阻力实验原理的正确性。
2. 精馏实验实验目的:1. 熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。
2. 了解板式塔的结构,观察塔板上汽-液接触状况。
3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。
4. 测定部分回流时的全塔效率。
5. 测定全塔的浓度分布。
6. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。
实验原理:精馏是利用混合物中各组分沸点不同,通过加热使混合物汽化,然后冷凝分离各组分的方法。
精馏塔是精馏操作的核心设备,其结构对精馏效率有很大影响。
实验步骤:1. 将混合物加入精馏塔,开启加热器,调节回流比。
2. 记录塔顶、塔釜及各层塔板的液相和气相温度、压力、流量等数据。
3. 根据数据计算理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标。
4. 绘制浓度分布曲线。
实验结果与分析:通过实验数据,计算出了理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标,并与理论值进行了比较。
化工原理实验实验报告

一、实验目的1. 理解并掌握化工原理的基本概念和原理。
2. 学习化工实验的基本操作技能和数据处理方法。
3. 通过实验,验证化工原理的理论知识,加深对化工工艺过程的理解。
4. 培养严谨的科学态度和良好的实验习惯。
二、实验内容及步骤1. 实验一:流体力学实验实验目的:测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数与雷诺数Re的关系,测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。
实验步骤:(1)根据实验装置流程图,连接实验装置,包括光滑管、粗糙管、倒U形压差计、1151压差传感器、铂电阻温度传感器、流量计等。
(2)调整进水阀,使水从高位水槽流入光滑管,调节球阀,使水分别流经光滑管和粗糙管。
(3)记录不同流量下的压差值和温度值。
(4)计算摩擦系数和局部阻力系数。
2. 实验二:精馏实验实验目的:熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法,测定全回流时的全塔效率及单板效率。
实验步骤:(1)根据实验装置流程图,连接实验装置,包括精馏塔、回流液收集器、塔顶冷凝器、塔釜加热器等。
(2)调整塔釜加热器,使塔釜温度达到设定值。
(3)调整回流液收集器,使回流液流量达到设定值。
(4)记录塔顶和塔釜的液相折光度,计算液相浓度。
(5)根据数据绘出x-y图,用图解法求出理论塔板数,从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。
3. 实验三:流化床干燥实验实验目的:熟悉流化床干燥器的基本流程及操作方法,掌握流化床流化曲线的测定方法,测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。
实验步骤:(1)根据实验装置流程图,连接实验装置,包括流化床干燥器、物料进料装置、温度传感器、流量计等。
(2)将物料放入流化床干燥器中,调整进料量和空气流量。
(3)记录不同时间下的物料含水量和床层温度。
(4)绘制物料含水量和床层温度随时间变化的关系曲线。
三、实验结果与分析1. 流体力学实验:根据实验数据,绘制摩擦系数与雷诺数Re的关系曲线,与理论公式进行比较,分析实验误差产生的原因。
化工原理实验报告一流体阻力

实验一、管路阻力的测定一、实验目的1.学习直管阻力与局部阻力的测定方法。
2.学习计算并绘制直管摩擦系数λ与R e 的关系曲线的方法。
3.学习确定局部阻力系数ζ的方法。
二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。
直管阻力也称为表皮阻力,是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力, (m ) (1)gu d L g p H f 22⋅⋅=∆-=λρ局部阻力也称为形体阻力,是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方,由于边界层分离而产生旋涡所引起的能量损失, (m)(2) gu g p H f22'⋅=∆-=ζρ管路的总能量损失等于管路中所有以上两种阻力的加和∑∑+=∑'ff f H H H 本实验所用的装置流程图如图1所示,实验装置由并联的两个支路组成,一个支路用于测定直管阻力,另一个用于测定局部阻力。
图1. 管路阻力测定实验装置流程图1-底阀2-入口真空表3-离心泵4-出口压力表5-充水阀6-差压变送器7-涡轮流量计8-差压变送器9-水箱测定直管阻力所用管子的规格:1#~2#实验装置:直管内径为27.1mm,直管管长1m。
3#~8#实验装置:直管内径为35.75mm,直管管长1m局部阻力的测定对象是两个阀门,一个闸阀,一个截止阀。
三、实验步骤1.打开充水阀向离心泵泵壳内充水。
2.关闭充水阀、出口流量调节阀,启动总电源开关,启动电机电源开关。
3.打开出口调节阀至最大,记录下管路流量最大值,即控制柜上的涡轮流量计的读数。
4.调节出口阀,流量从大到小测取8次,再由小到大测取8次,记录各次实验数据,包括涡轮流量计的读数、直管压差指示值。
5.关闭直管阻力直路的球阀,打开局部阻力的球阀,测定在三个流量下的局部压差指示值。
6.测取实验用水的温度。
7.关闭出口流量调节阀,关闭电机开关,关闭总电源开关。
注意事项:离心泵禁止在未冲满水的情况下空转。
化工原理-流体阻力实验报告(北京化工大学)

北京化工大学化工原理实验报告实验名称:流体阻力实验班级:化工1305班*名:***学号:********** 序号:11同组人:宋雅楠、陈一帆、陈骏设备型号:流体阻力-泵联合实验装置UPRSⅢ型-第4套实验日期:2015-11-27一、实验摘要首先,本实验使用UPRS Ⅲ型第4套实验设备,通过测量不同流速下水流经不锈钢管、镀锌管、层流管、突扩管、阀门的压头损失来测定不同管路、局部件的雷诺数与摩擦系数曲线。
确定了摩擦系数和局部阻力系数的变化规律和影响因素,验证在湍流区内λ与雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。
该实验结果可为管路实际应用和工艺设计提供重要的参考。
结果,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。
关键词:摩擦系数,局部阻力系数,雷诺数,相对粗糙度二、实验目的1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法:①测量湍流直管的阻力,确定摩擦阻力系数。
②测量湍流局部管道的阻力,确定摩擦阻力系数。
③测量层流直管的阻力,确定摩擦阻力系数。
2、验证在湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 以及相对粗糙度的关系。
3、将实验所得光滑管的λ-Re 曲线关系与Blasius 方程相比较。
三、实验原理1、 直管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会产生摩擦阻力(即直管阻力);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,会产生局部阻力。
由于分子的流动过程的运动机理十分复杂,目前不能用理论方法来解决流体阻力的运算问题,必须通过实验研究来掌握其规律。
为了减少实验的工作量、化简工作难度、同时使实验的结果具有普遍的应用意义,应采用基于实验基础的量纲分析法来对直管阻力进行测量。
利用量纲分析的方法,结合实际工作经验,流体流动阻力与流体的性质、流体流经处的几何尺寸、流体的运动状态有关。
化工原理雷诺实验报告doc

化工原理雷诺实验报告篇一:化工原理实验报告(流体阻力)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:?? 。
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 Re?相对粗糙度管子长径比从而得到lddu???d??(du??l,,) ?dd?p?u2令???(Re,)d??p??ld?(Re,?ud)22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。
hf??p???ld?u22式中hf——直管阻力,J/kg;——被测管长,m; d——被测管内径,m; u——平均流速,m/s; ?——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。
化工原理实验报告(流体流动阻力测定)

化工原理实验报告实验名称:流体流动阻力测定班级:化实1101学号:2011011499*****同组人:陈文汉,黄凤磊,杨波实验日期:2013.10.24一、报告摘要通过测定阀门在不同的开度下的流体流量v q ,以及测定已知长度l 和管径d 的光滑直管和粗糙直管间的压差p ∆,根据公式22u l p d ρλ∆=,(其中ρ为实验温度下流体的密度);流体流速24d q u v π=,以及雷诺数μρdu =Re (μ为实验温度下流体粘度),得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re 下的λ值,并通过作Re -λ双对数坐标图,以得出两者的关系示意曲线,以及和光滑管遵循的Blasius 关系式比较关系,并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数。
由公式222121pu uρζ∆+=-可求出突然扩大管的局部阻力系数,以及由Re 64=λ求出层流时的摩擦阻力系数λ,再和雷诺数Re 作图得出层流管Re -λ关系曲线。
二、实验目的及任务1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法;2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ;3、测定层流管的摩擦阻力系数λ;4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数;5、将所得光滑管的λ-Re 方程与Blas ius 方程相比较。
三、实验原理1、不可压缩液体在圆形直管中做稳定流动时,由于粘性和旋流作用产生摩擦阻力,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。
影响流体的阻力因素较多,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。
直管阻力损失函数:f (hf ,ρ,μ, l ,d ,ε, u )=0 应用量纲分析法寻找h f (ΔP /ρ)与各影响因素间的关系 1)影响因素物性:ρ,μ 设备:l ,d ,ε 操作:u (p,Z ) 2)量纲分析ρ[ML -3],μ[ML -1 T -1], l [L] ,d [L],ε[L],u [LT -1], h f [L 2 T -2]3)选基本变量(独立,含M ,L ,T ) d ,u ,ρ(l ,u ,ρ等组合也可以) 4)无量纲化非基本变量μ:π1=μρa u b d c [M 0L 0T 0] =[ML -1 T -1][ML -3]a [LT -1]b [L]c ⇒ a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得:π1=ρud /μl: π2=l/d ε: π3=ε/d h f : π4=h f /u 2 5)原函数无量纲化0,,,2=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d l d du u h F f εμρ 6)实验22,22u d l u dl d du h f ⋅=⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λεμρϕ 摩擦系数:()d εϕλRe,= 层流圆直管(Re<2000):λ=φ(Re )即λ=64/Re 湍流水力学光滑管(Re>4000):λ=0.3163/Re0.25湍流普通直管(4000<Re<临界点):λ=φ(Re,ε/d )即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=λελRe 7.182log 274.11d湍流普通直管(Re>临界点):λ=φ(ε/d )即⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d ελ2log 274.11对于粗糙管,λ与Re 的关系均以图来表示2、局部阻力损失函数22u h f ζ= 局部阻力系数:(局部结构)ϕζ=考虑流体阻力等因素,通常管道设计液速值取1~3m/s ,气速值取10~30m/s 。
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流体综合实验实验目的1)能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验,测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图;2)能进行离心泵特性曲线测定实验,测出扬程与流量、功率与流量以及离心泵效率与流量的关系曲线图;3)学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法,使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作;离心泵特性测定实验一、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
由于泵内部流动情况复杂,不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。
1.扬程H的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面,列机械能衡算方程:(1-1)由于两截面间的管子较短,通常可忽略阻力项fhΣ,速度平方差也很小,故也可忽略,则有(1-2)式中:H=Z2-Z1,表示泵出口和进口间的位差,m;ρ——流体密度,kg/m3 ;g——重力加速度m/s2;p 1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压,Pa;H1、H2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m;u 1、u2——分别为泵进、出口的流速,m/s;z 1、z2——分别为真空表、压力表的安装高度,m。
由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。
2.轴功率N的测量与计算N=N电×k (W)(1-3)其中,N电为电功率表显示值,k代表电机传动效率,可取k=0.953.效率η的计算泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。
有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功率,轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。
泵的有效功率Ne可用下式计算:N e=HQρg (1-4)故泵效率为(1-5)四、实验步骤及注意事项(一)实验步骤:1.实验准备:(1)实验用水准备:清洗水箱,并加装实验用水。
(2)离心泵排气:通过灌泵漏斗给离心泵灌水,排出泵内气体。
2、开始实验:(1)仪表自检情况,打开泵进口阀,关闭泵出口阀,试开离心泵,检查电机运转时声音是否正常,,离心泵运转的方向是否正确。
(2)开启离心泵,当泵的转速达到额定转速后,打开出口阀。
(3)实验时,通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度,使泵出口流量从1000L/h 逐渐增大到4000L/h,每次增加500L/h。
在每一个流量下,待系统稳定流动5分钟后,读取相应数据。
离心泵特性实验主要需获取的实验数据为:流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n,及流体温度t和两测压点间高度差H(H=0.1m)。
(4)实验结束,先关闭出口流量调节阀,再停泵。
然后记录下离心泵的型号,额定流量、额定转速、扬程和功率等。
(二)注意事项:(1)一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作,以防止离心泵气缚。
同时注意定期对泵进行保养,防止叶轮被固体颗粒损坏。
(2)泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。
(3)不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转,一般不超过三分钟,否则泵中液体循环温度升高,易生气泡,使泵抽空。
五、数据处理(1)记录实验原始数据如下表1:泵进出口测压点高度差H=0.1m表1(2)根据原理部分的公式,按比例定律校合转速后,计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率,如表2:表2(3)一定转速下的H~Q、N~Q、η~Q曲线图1 H~Q曲线图2 N~Q曲线7图3η~Q曲线六、分析讨论离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,本实验在保持转速恒定(约为1900 r/m),测得离心泵工作的相关性能参数,并通过计算获得H~Q、N~Q、η~Q曲线3条曲线。
由图1可以看出,随着流量增大,扬程变小;由图2可知道,随着流量增大,轴功率也升高;由图3可知,开始泵的效率随流量的增大而显著增大,后来增大速度变缓,在Q=5 m3/h 附近达到某一最大值后有下降的趋势,但不明显,原因可能是数据不足,无法完全显示出全部曲线。
综合考虑,该离心泵在Q=4~5之间工作效率较高,也最经济。
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:(1)即,(2)式中:λ—直管阻力摩擦系数,无因次;d —直管内径,m;ΔP f—流体流经l米直管的压力降,Pa;h f—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,λ=(3)(4)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Δp f、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)。
(5) 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Σh f为:(6) (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;Δp f—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;u —流体在小截面管中的平均流速,m/s。
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1. 实验装置实验装置如图1所示: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. 实验流程实验对象部分是由贮水箱,离心泵,不同管径、材质的水管,各种阀门、管件,涡轮流量计和倒U型压差计等所组成的。
管路部分有三段并联的长直管,分别为用于测定局部阻力系数,光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。
测定局部阻力部分使用不锈钢管,其上装有待测管件(闸阀);光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管,而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。
水的流量使用涡轮流量计测量,管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。
3.装置参数装置参数如表1所示。
由于管子的材质存在批次的差异,所以可能会产生管径的不同,所以表1中的管内径只能做为参考。
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Re=duρ/μ=Au,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、实验数据处理根据上述实验测得的数据填写到下表:表2图2 粗糙管λ~Re曲线六、分析讨论1.完全湍流时,由实验测得粗糙管摩擦系数λ约为0.4,查莫狄摩擦系数图可知,相对粗糙度约为0.0125,故绝对粗糙度为0.25mm2.下表是根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程计算出的理论值误差值为0.2063-0.085=0.1213,误差很大,原因可能是光滑管内壁变粗糙了,或是实验仪器本身测定时性能不稳定,固有误差较大。
3.根据局部阻力实验结果,求出闸阀全开时的平均ξ值。
(0.2272+0.1931+0.2238+0.2243+0.2036+0.1941+0.1835)=0.2132。