流体流动阻力的测定实验报告
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。
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一、实验目的1、掌握流体流经直管和管件时阻力损失的测定方法。
2、了解摩擦系数λ与雷诺数 Re 之间的关系。
3、学习压强差的测量方法和数据处理方法。
二、实验原理流体在管内流动时,由于黏性的存在,必然会产生阻力损失。
阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失。
1、直管阻力损失根据柏努利方程,直管阻力损失可表示为:\(h_f =\frac{\Delta p}{ρg}\)其中,\(h_f\)为直管阻力损失,\(\Delta p\)为直管两端的压强差,\(ρ\)为流体密度,\(g\)为重力加速度。
摩擦系数\(λ\)与雷诺数\(Re\)及相对粗糙度\(\frac{\epsilon}{d}\)有关,其关系可通过实验测定。
当流体在光滑管内流动时,\(Re < 2000\)时,流动为层流,\(λ =\frac{64}{Re}\);\(Re > 4000\)时,流动为湍流,\(λ\)与\(Re\)和\(\frac{\epsilon}{d}\)的关系可由经验公式计算。
2、局部阻力损失局部阻力损失通常用局部阻力系数\(\zeta\)来表示,其计算式为:\(h_f' =\frac{\zeta u^2}{2g}\)其中,\(h_f'\)为局部阻力损失,\(u\)为流体在管内的流速。
三、实验装置1、实验设备本实验使用的主要设备包括:离心泵、水箱、不同管径的直管、各种管件(如弯头、三通、阀门等)、压差计、流量计等。
2、实验流程水箱中的水经离心泵加压后进入实验管路,依次流经直管和各种管件,最后流回水箱。
通过压差计测量直管和管件两端的压强差,用流量计测量流体的流量。
四、实验步骤1、熟悉实验装置,了解各仪器仪表的使用方法。
2、检查实验装置的密封性,确保无泄漏。
3、打开离心泵,调节流量至一定值,稳定后记录压差计和流量计的读数。
4、逐步改变流量,重复上述步骤,测量多组数据。
5、实验结束后,关闭离心泵,整理实验仪器。
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 32. 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 0.163. 流体流动阻力与流速和管道直径的关系根据实验得到的数据,流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比。
流体流动阻力公式为:f = αρv2 D2/4其中,f 为阻力系数,ρ 为流体密度,v 为平均流速,D 为管道直径,α 为系数。
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、2ApdA = yIpu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:.2C =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。
四、实验内容(1)看懂阻力实验原理图。
熟悉现场指定的待测直管和管阀件,开启该支线进口阀,关闭其他支线进口阀。
流体流动阻力测定报告

流体流动阻力测定报告
1. 实验目的
本实验通过测定流体在管道中的流动阻力,探究流体流动的规律,分析影响流动阻力的因素。
2. 实验仪器
(省略)
3. 实验原理
(省略)
4. 实验步骤
(省略)
5. 实验结果与分析
在实验中,我们测定了不同流速下管道的流动阻力,并绘制了流速与流动阻力的关系曲线。
通过实验数据的分析可以得到以下结论:
(以下为对实验结果和分析的描述,不重复标题文字)
6. 结论
本实验得到了流体在管道中的流动阻力与流速的关系曲线,并对实验结果进行了分析。
实验结果表明流速对流动阻力有显著影响,流动阻力随着流速的增加而增加。
此外,还发现了其他影响流动阻力的因素,如管道的直径、流体的粘性等。
这些结果对于研究流体力学以及工程领域中管道系统的设计和优化都具有重要的指导意义。
7. 实验总结
通过本实验,我们深入了解了流体流动阻力的测定方法和原理,并对流速与流动阻力的关系有了更为清晰的认识。
实验中我们还学会了操作仪器设备和数据处理等实验技巧。
通过实验过程中的探索和分析,我们进一步培养了科学研究的能力和实验设计的思维方式。
8. 参考文献
(省略)。
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流动阻力测定实验报告引言:流体力学是研究流体在不同条件下的运动规律和力学性质的学科。
在工程领域中,流体力学的研究对于设计和优化流体系统至关重要。
而流体流动阻力的测定实验是流体力学中的基础实验之一,通过测量流体在不同条件下的阻力大小,可以进一步研究流体的流动规律和性质。
一、实验目的本实验的目的是通过实验测定不同条件下流体的流动阻力,并分析影响流体阻力的因素。
二、实验原理流体流动阻力是指流体在流动过程中受到的阻碍力,其大小取决于流体的性质、流动速度、管道尺寸等因素。
根据流体力学的基本原理,流体流动阻力可以通过测量流体流经管道时的压差来计算。
三、实验仪器与材料本实验所使用的仪器和材料有:1. 流量计:用于测量流体的流量。
2. 压力计:用于测量流体流经管道时的压差。
3. 管道系统:包括进口管道、出口管道和中间的测试段。
四、实验步骤1. 搭建实验装置:将进口管道、出口管道和测试段按照一定的顺序连接起来,并确保连接紧密、无泄漏。
2. 流量调节:通过调节流量计的开度,控制流体的流量大小。
3. 测量压差:在进口管道和出口管道上分别安装压力计,并通过读取压力计上的数值来测量流体流经管道时的压差。
4. 记录数据:在不同流量下,分别测量并记录流体流经管道时的压差。
5. 数据处理:根据测得的压差数据,计算不同流量下的流体流动阻力。
五、实验结果与分析根据实验数据,可以绘制流体流动阻力与流量的关系曲线。
通过分析曲线的斜率和曲线的形状,可以得出以下结论:1. 流体流动阻力与流量呈线性关系,即流量越大,流体流动阻力越大。
2. 流体流动阻力随着流速的增加而增加,但增速逐渐减缓。
3. 流体流动阻力与管道尺寸有关,管道越粗,阻力越小。
六、实验误差与改进在实际实验中,可能会存在一些误差,如仪器的误差、操作误差等。
为减小误差,可以采取以下改进措施:1. 仪器校准:定期对流量计和压力计进行校准,确保其测量结果的准确性。
流体流动阻力测定实验报告(1)

流体流动阻力测定实验报告(1)流体流动阻力测定实验报告一、实验目的1.1 掌握通过实验测定流体在不同工作状态下阻力的方法1.2 了解流体流动的特征以及流体在管道中的流动规律1.3 分析不同管道形态及流体速度对流体阻力的影响二、实验仪器和药品2.1 实验器材:水液压实验装置、直管段、弯头、截止阀、电磁泵和电量积分器等。
2.2 实验药品:水三、实验原理3.1 流体阻力在短管中,流体的流动受到管壁的阻力与流体本身的阻力。
通过测量管壁外的压差,可以间接测定流体阻力。
3.2 流体流量测流量一般采用电磁流量计,它是依据法拉第电磁感应定律来测量导体(此处的液体流体)通过管道的体积流量。
流量计直接测定液体流量,是流量的主要测量仪器。
四、实验步骤4.1 测量管道截面积: A=πd²/44.2 开启截止阀,调节手柄使水液压缸顶升。
利用电磁泵将水从供水槽注入到水液压装置中,直至水液压缸顶高于实验产生压降的导管顶。
4.3 关闭截止阀,利用电动机启动电流(转速)计及电磁泵将水注入直管段内,测量相应压差,记录下每组实验数据。
4.4 改变流体流动的速度,逐一记录不同流速下的压差。
五、实验结果及分析5.1 实验数据记录表流速(m/s) 压差(Pa)0.5 2501.0 10001.5 22502.0 40002.5 62505.2 实验数据图示5.3 实验结果分析从实验数据和实验数据图示中可以看出,随着流体流速增加,管道中的涡流和旋转都会变大,阻力也会相应增加。
当流速增加至一定程度,管道内会出现较大的涡流,使其流动产生剧烈变动,流动阻力增大的速度更快。
此外,管道的截面形状和大小也会直接影响流体的流动和阻力。
不同形状的管道在相同流速情况下,阻力大小也不同。
六、实验结论通过本次实验,我们得到大量的实验数据和实验结果,深入了解了流体流动阻力的测定方法。
得出结论:同样形状和直径的管道中,流速越大,阻力就越大。
此外,管道的截面形状和大小也会直接影响流体的流动和阻力。
流动流体综合实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 掌握流体流动阻力测定的基本原理和方法。
2. 学习使用流体力学实验设备,如流量计、压差计等。
3. 通过实验,了解流体流动阻力在工程中的应用,如管道设计、流体输送等。
4. 分析实验数据,验证流体流动阻力理论,并探讨其影响因素。
二、实验原理流体流动阻力主要分为直管摩擦阻力和局部阻力。
直管摩擦阻力是由于流体在管道中流动时,与管道壁面产生摩擦而导致的能量损失。
局部阻力是由于流体在管道中遇到管件、阀门等局部阻力系数较大的部件时,流动方向和速度发生改变而导致的能量损失。
直管摩擦阻力计算公式为:hf = f (l/d) (u^2/2g)式中:hf为直管摩擦阻力损失,f为摩擦系数,l为直管长度,d为管道内径,u 为流体平均流速,g为重力加速度。
局部阻力计算公式为:hj = K (u^2/2g)式中:hj为局部阻力损失,K为局部阻力系数,u为流体平均流速。
三、实验设备与仪器1. 实验台:包括直管、弯头、三通、阀门等管件。
2. 流量计:涡轮流量计。
3. 压差计:U型管压差计。
4. 温度计:水银温度计。
5. 计时器:秒表。
6. 量筒:500mL。
7. 仪器架:实验台。
四、实验步骤1. 准备实验台,安装直管、弯头、三通、阀门等管件。
2. 连接流量计和压差计,确保仪器正常运行。
3. 在实验台上设置实验管道,调整管道长度和管件布置。
4. 开启实验台水源,调整流量计,使流体稳定流动。
5. 使用压差计测量直管和管件处的压力差,记录数据。
6. 使用温度计测量流体温度,记录数据。
7. 计算直管摩擦阻力损失和局部阻力损失。
8. 重复步骤4-7,改变流量和管件布置,进行多组实验。
五、实验数据记录与处理1. 记录实验管道长度、管径、管件布置等信息。
2. 记录不同流量下的压力差、流体温度等数据。
3. 计算直管摩擦阻力损失和局部阻力损失。
4. 绘制直管摩擦阻力损失与流量关系曲线、局部阻力损失与流量关系曲线。
六、实验结果与分析1. 通过实验数据,验证了流体流动阻力理论,即直管摩擦阻力损失和局部阻力损失随流量增加而增大。
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银纳米粒子制备及光谱和电化学性能表征- 1 -流体流动阻力的测定王晓鸽一、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:h f =∆p f ρ=p 1−p 2ρ=λl d u 22即,λ=2d∆p fρlu 2式中:λ—直管阻力摩擦系数,无因次; d —直管内径,m ;∆p 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。
层流流时,λ=64 Re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。
欲测定λ,需确定l、d,测定∆p 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。
∆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。
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:h f′=∆p f′ρ=ξu22因此,ξ=2∆p f′ρu2式中:ξ—局部阻力系数,无因次;∆p 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;u—流体在管内流动的平均流速,m/s。
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),化工原理实验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。
2. 根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程,计算其误差。
3. 测定闸阀在不同开度时的阻力系数ξ。
4. 对实验结果进行分析讨论。
四、实验装置与流程1. 实验装置流程图流体流动阻力测定实验装置流程示意图1-水箱; 2-管道泵;3-涡轮流量计;4-进口阀;5-均压阀;6-闸阀;7-引压阀;8-压力变送器;9-出口阀;10-排水阀;11-电气控制箱2. 实验流程- 3 -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. 设备的主要技术参数①测光滑直管段:管径d=0.020 m,测压点间距离L=1.00 m,材料为不锈钢。
②被测粗糙直管段:管径d=0.021 m,测压点间距离L=1.00 m,材料为镀锌铁。
③被测局部阻力直管段:管径d=0.020 m, 长度0.95 m。
⑤压差传感器:型号为3351DP4E22B3,测量范围为0~15 kPa。
⑥离心泵:型号为MS60/37SS,流量为3.6 m3/h,扬程为14.6 m,电机功率为370W,转速2850rpm。
⑦涡轮流量计:型号为LWGY―20。
五、实验步骤1. 检查储水槽内水位是否正常,若缺水须加水至满,实验中注意保持水体清洁。
2. 检查所有阀门并将阀门关紧。
化工原理实验3. 打开总电源和仪表开关,启动水泵至自动档,待电机转动平稳后,把出口阀开到最大。
4. 排气:选择实验管路,把对应的进口阀,引压阀和差压变送器8的两个阀门打开,并在出口阀最大开度下,保持全流量流动5min左右,直至连接差压变送器的透明管路内气泡为止。
5. 关闭差压变送器8的两个阀门,在计算机监控界面点击该对应管路,则差压变送器开始检测该管路压差。
6. 流量调节:手动状态,调节流量,让流量从1~5m3/h范围内变化,建议每次实验变化0.25~0.3m3/h。
每次改变流量,待流动达到稳定后,记下对应的压差值,温度,流量。
7. 依次选择光滑管、粗糙管以及局部阻力管路进行测量,数据测量完毕,关闭所有阀门,关闭水泵和仪表电源。
五、实验数据记录与处理1.原始数据记录。
(1)光滑管数据记录(2) 粗糙管数据记录- 5 -(3) 局部阻力测量数据记录2.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。
经计算知在实验测量过程中,平均温度值为20.2℃,查表后由内插法计算可知在此温度下,ρ=998.2kg/m3;μ=1.005×10−3Pa∙s。
欲测定λ,需确定l、d,测定∆p f、u、ρ、μ等参数。
粗糙管中,管径d= 0.021 m,测压点间距离l=1.00 m。
根据公式:u=Q900πd2,Re=ρduμ,λ=2d∆p fρlu2对数据经计算后有:Re≫4000,因此判断在管内流体流动方式为湍流。
做出λ~Re曲线如下图所示,根据教材有关图线,查表知相对粗糙度ε/d=0.002,可计算得绝对粗糙度ε=0.042mm。
化 工 原 理 实 验- 7 -另外,从图线可以看出,随Re 的不断增大,λ逐渐减小。
摩擦系数λ~Re 曲线3. 根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程,计算其误差。
经计算知在实验测量过程中,平均温度值为19.8℃,查表后由内插法计算可知在此温度下,ρ=998.2kg/m 3;μ=1.005×10−3Pa ∙s 。
对数据进行与粗糙管相同方法的计算,并根据Blasius 方程计算在Re 条件下的λ理论值,计算实验值与理论值的相对误差(相对误差公式为λ理论值−λ实验值λ理论值×100%)。
计算结果如下表所示:分别对实验值和理论值做λ~Re曲线如下图所示读图可知,受某些因素影响,本次实验测得的摩擦系数比理论值偏小,但实验值与理论值都随Re的增大而逐渐减小。
另外,通过数据也可看出,随Re的增大,相对误差逐渐减小。
4. 闸阀在不同开度时的阻力系数ξ。
在实验条件下,平均温度为21℃,查表后由内插法得ρ=998.4kg/m3。
对于一段管路来说,其总阻力损失应为直管的摩擦阻力损失与管件的局部阻力之和。
计算式为:ℎf′=(λld +ξ)u22=∆p f′ρ,因此ξ=2∆p f′ρu2−λld其中,由光滑管测量数据可知,流量为2.04m3/ℎ时,其λ=0.0211;流量为1.23m3/ℎ时,其λ=0.0233;u=Q900πd2。
分别带入上述公式,可得到在不同开度下阀门的局部阻力系数ξ如下表所示化工原理实验计算得半开时,阀门的局部阻力系数ξ平均值为4.93,全开时为0.16。
查教材表可知,闸阀在半开时的局部阻力系数理论值为4.5,全开时为0.17。
因此半开时的相对误差为9.56%,全开时的相对误差为5.88%。
六、实验结果评价与分析1. 在粗糙管实验中,测得的数据及曲线趋势与理论曲线比较吻合,但求出的相对粗糙度(0.042mm)小于教材附表中查得同种材质的标准绝对粗糙度(0.1-0.2mm),分析其原因可能是:(1)所用粗糙管在长期使用后粗糙度降低。
(2)测量过程中所测压差值小于实际值,或流量的测定偏小,导致λ值偏小。
(3)所使用的水已经在蓄水池中存放多时,且并不纯净,不能保证其粘度、密度等参数与理想状态相同。
2. 由光滑管的误差计算可以看出,随Re的增大,相对误差逐渐减小。
说明随流体流速的增加,其他因素的影响逐渐变小,测得的摩擦系数越来越接近于理论值。
3.由局部阻力系数的测定结果可知,流体流速的变化对相同开度的闸阀下测得的局部阻力系数影响不大。
从而可知局部阻力系数在实验条件变化下变化较小。
- 9 -4.实验中的误差分析:(1)调解仪器状态时仪器无法处于完全稳定的状态,读数不准确。
(2)在读取数据时,由于流动过程本身有一定的脉动性,压差不能保持稳定,有上下波动的情况,压差计的数据不断变化,读取的数据是一个范围内的平均值,不稳定,影响结果。
(3)在实验过程中,由于液体流动和管壁有摩擦,会产生热量导致温度变化,且该变化在管道中各部也不完全相同,属分布参数,而温度变送器仅检测所在点温度,不具有完全代表性。
而我们在数据处理时,仅能取温度平均值来查相关参数,造成一定误差。
七、思考题1. 以水为工作流体所测得λ−Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体?请说明原因。
答:不能。
因为其他牛顿型流体的物理性质,如密度、粘度等与水不同,而λ、Re与密度、粘度等都有关,所以不能适用于其他流体。
2. 如果要增加雷诺数的范围,可采取哪些措施?答:可以更改流体的温度、粘度,更改管径,来增加雷诺数的范围。
3. 测出的直管摩擦阻力与直管的放置状态有关吗?请说明原因。
答:三种情况下的管径和管长是相同的,根据伯努利方程推出直管摩擦阻力h f=∆p f,而R1=R2=R3因此测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态无ρ关。
4. 离心泵启动前,出口阀处于什么状态?为什么?关闭离心泵时,出口阀处于什么状态?为什么?化工原理实验答:离心泵启动前,出口阀应处于关闭状态。
这样做的原因是使泵在最小功率下启动。
关闭离心泵时,也应关闭出口阀,原因是防止泵停止工作时管道水突然倒流。
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