《工程流体力学》阀门局部阻力系数的测定实验
流体流动阻力测定实验指导书
流体流动阻力的测定一、实验目的1.掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。
2.掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。
3.通过对圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径；加深对局部阻力损失机理的理解；二、实验仪器设备三、 实验原理1.阀门局部阻力实验图2 阀门的局部水头损失测压管段对1、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w1表之，则1411h p p h w ∆=-=γ对2、3两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w2表之，则2322h p p h w ∆=-=γ∴阀门的局部水头损失h 1应为：1212h h h ∆-∆=亦即 12222h h gv ∆-∆=ζ∴阀门的局部水头损失系数为：2122)2(vg h h ∆-∆=ζ 式中v 为管道的平均流速 2. 突扩突缩局部阻力损失实验图2 突扩突缩的局部水头损失测压管段写出局部阻力前后两断面的能量方程根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：1）突然扩大采用三点法计算，A 为突扩点。
下式中h f1-2由h f2-3按流长比例换算得出。
实测：= [(Z1 +) +] - [ (Z2 +) ++ h f1-2 ]=/理论：= (1 - )2=2）突然缩小采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，B f h -3由32-f h 换算得出，4-fB h 由54-f h 换算得出。
实测:= [(Z3 +) +] - [ (Z4 +) ++ h fB-4 ]=/理论：= 0.5(1 - )=3. 沿程阻力系数的测定对沿程阻力两点的端面列能量方程得h pg P pg P hr ∆=-=//21由达西公式：g u d L hr 2//2⋅⋅=λ用体积法测得流量， 并计算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数λ2/2u L gdh r ⋅=λ四、 实验步骤1.实验前准备关闭阀1、2、3全开阀4全开阀E开启水泵，把恒压水箱注满水，再调节阀4，使水箱的水有少量溢流，并保持压力过渡管(测压管)水头的连线为一平行基准线的水平线。
实验7 局部阻力系数实验
实验七 局部阻力系数实验1实验目的和要求1.掌握测量局部阻力系数的方法；2.测量管道突然扩大、突然缩小时的局部阻力系数；3.了解影响局部阻力系数的因素2局部阻力系数实验的原理水流在流动过程中，由于水流边界条件或过水断面的改变，引起水流内部各质点的流速、压强也都发生变化，并且产生旋涡。
在这一过程中，水流质点间相对运动加强，水流内部摩擦阻力所作的功增加，水流在流动调整过程中消耗能量所损失的水头称为局部水头损失。
局部水头损失的一般表达式为gvh j 22ζ= （1）式中，j h 为局部水头损失；ζ为局部水头损失系数，即局部阻力系数，它是流动形态与边界形状的函数，即)(e R f 边界形状，=ζ，一般水流的雷诺数e R 足够大时，可以认为ζ系数不再随e R 而变化，可视作为一常数；v 为断面平均流速，一般用发生局部水头损失以后的断面平均流速，也有用损失断面前的平均流速，所以在计算或查表时要注意区分。
局部水头损失可以通过能量方程进行分析。
图1为一水流突然扩大的实验管段，在发v 1图1 局部水头损失分析简图j h =gv v p z p z 2)()(2222112211ααγγ-++-+（2）式中，)()(2211γγp z p z +-+为断面1-1和2-2的测压管水头差；v 1、v 2 分别为1-1断面和2-2断面的平均流速。
管道局部水头损失目前仅有断面突然扩大（图1）可利用动量方程，能量方程和连续方程进行理论分析，并可得出足够精确的结果，其它情况尚需通过实验方法测定局部阻力系数。
对于管道突然扩大，理论公式为gv v h j 2221）（-= （3）由连续方程A 1v 1=A 2v 2，解出v 1或v 2代入上式可分别得 g v A A h j 2122212）（-= ， 21211）（扩大-=A A ζ （4）或 gv A A h j 2121221）（-=， 22121）（扩大A A -=ζ （5）式中，A1、A2分别为断面1-1和2-2的过水断面面积；1扩大ζ、2扩大ζ叫做突然放大的局部阻力系数。
流体流动阻力的测定实验
流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定的材质和ξ/d 的直管中流动时的阻力摩擦系数λ, 并确定λ和Re 之间的关系。
2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。
二、实验目的1. 解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义, 掌握测定流体阻力的实验组织方法。
2．测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件或阀门的局部阻力, 确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。
3. 熟悉压差计和流量计的使用方法。
4. 认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用。
三、实验原理流体通过由直管和阀门组成的管路系统时, 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 流体流动过程是一个多参数过程, 。
由因次分析法, 从诸多影响流体流动的因素中组合流体流经管件时的阻力损失可用下式表示:⎥⎦⎤⎢⎣⎡ξμρ=ρ∆d ,du ,d l F u P 2 λ=Ψ（Re, ε/d ） 雷诺准数μρdue =R ;22u d l Ph f ⋅⋅=∆=λρ只要找出λ、ξ就可计算出流体在管道内流动时的能量损失。
g P Hg )R(ρρ-=∆易知, 直管摩擦系数λ仅与Re 和 有关。
因此, 只要在实验室规模的装置上, 用水做实验物系, 进行试验, 确定λ与Re 和 的关系, 然后计算画图即可。
2.局部阻力局部阻力可以用当量长度法或局部阻力系数法来表示, 本实验用局部阻力系数法来表示, 即流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示, 用公式表示:一般情况下, 由于管件和阀门的材料及加工精度不完全相同, 每一制造厂及每一批产品的阻力系数是不尽相同的。
四、实验设计由和知, 当实验装置确定后, 只要改变管路中流体流速u及流量V, 测定相应的直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2, 就能通过计算得到一系列的λ和ξ的值以及相应的Re的值,【原始数据】在实验中, 我们要测的原始数据有流量V, 用来计算直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2的U型压差计的左右两边水银柱高度, 流体的温度t（据此确定ρ和μ）, 还有管路的直径d和直管长度l。
阻力系数的测定分析
3．流量调节：手控状态,电动调节阀的开度选择100,然 后开启管路出口阀，调节流量，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∆P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：
实验日期：
实验人员：
学号：
粗糙管径
温度：
局
直管基本参数： 光滑管径 部阻力管径
序号 流量（m3/h） 光滑管压差 （KPa）
粗糙管压差 （KPa）
局部阻力压差 （KPa）
六、实验报告
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。 2．根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其
V u 900d 2
(5)
p f 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
p f gR
（2）当采用U型管液柱压差计时
(6)
f 0 gR
(7)
根据实验装置结构参数l、d，指示液密度ρ0 ，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
实验四 摩擦系数和局部阻力系数的测定
汕 头 大 学 实 验 报 告学院:工学院 系:机电系 年级: 2014级 姓名:成吉祥 学号:2014124089 成绩:实验四 摩擦系数和局部阻力系数的测定一、实验目的摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数，它的数值大小，遵循着一定的规律，实验的目的是通过测定，了解和掌握这些系数的规律。
二、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起流体压力损失。
流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力和局部阻力。
1、直管阻力流体流过直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可用下式表示22u d l h f ⋅⋅=λ式中：f h :直管阻力损失，J/kg ；l :直管长度，m ； d :直管内径，m ； u :流体的速度，m/s ； λ:摩擦系数。
在一定的流速和雷诺数下，测出阻力损失，按下式即可求出摩擦系数λ。
22u l d h f ⋅⋅=λ 阻力损失f h 可通过对两截面间作机械能衡算求出2)(22212121u u p p g z z h f -+-+-=ρ对于水平等径直管21z z =，21u u =，上式可简化为ρ21p p h f -=式中：f h :两截面的压强差，N/m2；ρ:流体的密度，kg/m3。
只要测出两截面上静压强的差即可算出f h 。
两截面上静压强的差可用U 形管或倒U 型管压差计测出。
流速由流量计测得，在已知d 、u 的情况下只需测出流体的温度t ，查出该温度下流体的ρ、μ，则可求出雷诺数Re ，从而得出流体流过直管的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。
2、局部阻力流体流过阀门、扩大、缩小等管件时，所引起的阻力损失可用下式计算)2(2u h f ζ=（J/kg ） (5)式中z 为局部阻力系数, z 的值一般都由实验测定。
计算局部阻力系数时应注意扩大、缩小管件的阻力损失f h 的计算。
三、实验注意事项1、各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。
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。
化工原理实验~流体流动阻力系数的测定实验报告
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。
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、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。
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l——被测管长，md——被测管内径，mu——平均流速，m/sλ——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范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即λ=0.3163 / Re0.25对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。
2、局部阻力=ξu2/2hf式中，ξ为局部阻力系数，其与流体流过的管件的几何形状及流体的Re有关，当Re达到一定值后，ξ与Re无关，成为定值。
四、实验步骤：1、启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应。
2、排净系统中的气体以便使液体能连续流动。
设备和测压管线中的气体都要排净，观察U形压差计中两液面是否水平，如果水平说明系统中气体已经排净。
3、测定光滑管和粗糙管摩擦阻力，先将流量从小到大慢慢增加，并观察U形压差计中两Re0.25可所求粗糙管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表：粗糙管的相关数据表如下:—Re 流体势能的降低，即△P/ρ，只有当管道水平放置时，才能用△P代替△P。
当不是水平管时△P还包含了高度差所产生的势能差，所以如果不是水平管，则所求的摩擦阻力值要比实际的摩擦阻力要大。
局部阻力系数测定
局部阻力系数测定一、实验目的1、掌握三点法、四点法测量局部阻力系数的技能；2、实验验证圆管突扩局部阻力系数理论公式及突缩局部阻力系数的经验公式，熟悉局部阻力系数实验法及理论分析法的步骤；3、加深对局部阻力损失的理解。
二、实验装置图6-1 局部阻力系数实验装置图1—自循环供水器；2—实验台；3—泵；4—恒压水箱；5—溢流板；6—稳水孔板；7—突然扩大实验管段；8—测压计；9—滑动测量尺；10—测压管；11—突然收缩实验管段；12—实验流量调节阀三 、实验原理 （一）突然扩大1、实验法：三点法，取1-1和2-2两个截面j f h h gv p z g v p z ++++=++-212222211122αγγ2122212121222221112)2()2(----+-=-++-++=f f j h gv v p p h g v p z g v p z h γγγgv h j221=ζ式中：γ21p p -由1、2测验管读出； 24dQv π=，Q 由体积法测量； 21-f h 由32-f h 按流长比例换算得出：取2-2和3-3截面322333222222-+++=++f h gv p z g vp z γγ γ2232p p h f -=- 由2、3测压管读出。
32322121----=l h l h f f2、理论gvh j 221ζ'=221)1(A A -='ζ （二）突然缩小1、 实验法：四点法，取4-4和5-5两个截面，其中B 为突缩点j fB B f h h h gv p z g vp z +++++=++--542555244422γγ5425245454255524442)2()2(-------+-=--++-++=fB B f fB B f j h h gv v p p h h gv p z g v p z h γγγgv h j225=ζ式中：γ54p p -由4、5测验管读出； 24dQv π=，Q 由体积法测量； 同理B f h -4由43-f h 按流长比例换算得出，γ4343p p h f -=- 由3、4测压管读出。
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《工程流体力学》阀门局部阻力系数的测定实验
【实验目的】
（1）测定阀门不同开度时：全开，<30o , <45o 三种的阻力系数。
（2）掌握局部阻力系数的测定方法。
【实验装置】
在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有阀门阻力实验管、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，时间及温度可由显示面板直接读出。
【实验原理】
对Ⅰ,Ⅳ两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失与两段(L1+L2)长度上沿程水头损失之和，用hw 1表示，则有：1411/)(h g P P h w ∆=-=ρ
同理对Ⅱ,Ⅲ两断面列能量方程式，可求得阀门局部水头损失与L1+L2长度上的沿程水头损失之和，用hw 2表示：2322/)(h g P P h w ∆=-=ρ
所以阀们的局部水头损失ξh 应为 122h h h ∆-∆=ξ 亦12222/h h g ∆-∆=⋅μξ 所以阀门的局部阻力系数应为：212/2)2(μξg h h ⋅∆-∆=
式中：μ为管道断面的平均流速。
【实验步骤】
（1）本实验共进行三组实验，阀门全开，<30o , <45o
（2）开启进水阀门，是压差达到测压计可测量的最大高度。
（3）测读压差，同时用体积法测量流量。
（4）每组各个实验点的压差值不要太接近。
（5）变换阀门开启角度重复上述步骤。
（6）绘制)(ξf a =曲线。
【实验数据记录】
1、记录有关常数
实验装置台号_____________，阀门形式__________, 水温______________ 管外径_____________，管道壁厚______________
2、实验数据
表6-1 阀门局部阻力系数实验数据表。