管路阻力实验报告
化工原理实验报告-流体流动阻力的测定

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1、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。
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、识辨组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。
二、实验装置实验装置如下图所示:1、水箱2、离心泵3、压差传感器4、温度计5、涡轮流量计6、流量计7、转子流量计8、转子流量计9、压差传感器10、压差传感器11、压差传感器12、粗糙管实验段13、光滑管实验段14、层流管实验段15、压差传感器16、压差传感器17、阐阀18、截止阀图1 实验装置流程图装置参数:名称材质管内径/mm 测量段长度/mm三、实验原理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:2122ff p p p l u h d λρρ∆-=== ⑴即 22fd p luλρ∆=⑵Re du ρμ=⑶采用涡轮流量计测流量V2900Vu dπ=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。
2、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:'2'2ffp u h g gζρ∆== ⑸ 故 '22fp u ζρ∆=⑹根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径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 ’,通过式⑸或⑹,求取管件(阀门)的局部阻力系数ζ。
四、实验步骤1、开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关。
2、首先对水泵进行灌水,然后关闭出口阀,启动水泵,待电机转动平稳后,把出口阀缓缓开到最大。
3、实验从做大流量开始做起,最小流量应控制在1.5m3/h。
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。
局部阻力损失实验报告

局部阻力损失实验前言:工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。
为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。
管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失,合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。
但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。
在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。
例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。
因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。
此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。
摘要:本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数,用四点法量测量收缩段的局部阻力系数,然后与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中的经验值进行对比分析,从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。
进而加深对局部阻力损失的理解。
三、实验原理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,下式中12f h -由23f h -按流长比例换算得出。
实测 2211221212[()][()]22je f p p h Z Z h ggαυαυγγ-=++-+++理论 212(1)e AA ζ'=-2.突然缩小采用四点法计算,下式中B 点为突缩点,4f Bh -由34f h -换算得出,5fB h -由56f h -换算得出。
管道流动阻力的测定实验报告

姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师 一、实验名称:管道流动阻力的测定二、实验目的:1. 学习U 型压差计的使用;2. 学习测量闸阀和90°弯头的局部阻力损失(h f `)的方法,计算局部阻力系数(ξ),学习直管阻力损失(h f )的测定方法,计算出摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re ),在双对数坐标纸上作λ-Re 关系曲线; 3. 学习流量计的标定。
三、实验原理:流体在管道中流动时,由于粘性力与涡流的存在,必然会引起能量的损失,这些损失可分为两类,即直管(沿程)阻力损失(h f )和管件的局部阻力损失(h f `)。
1、直管阻力损失流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算: ]/[22kg J ud l h f ⋅=λ(1)式中: λ——摩擦系数l ——直管长[m] d ——管内径[m]u ——管内流速[m/s],由下式计算:]/)[785.03600/(2s m d V u ⨯= (2) V ——流量[m 3/h],由孔板流量计测定姓名院 专业 班 年月 日实验内容指导教师直管阻力损失由图2-2-1-1(a )装置测定,原理如下: 在截面AA ’及BB ’之间列出柏努利方程: f BB BAA Ah p u gZp u gZ+++=++ρρ2222因是同内径的水平管段,故B A B A u u Z Z ==,,上式移项整理得: ]/[kg J p p h BA f ρ-=(3)在图2-2-1-1(a )所示的U 形压差计内00`截面列能量方程: ρρρ)(R m g p gR gm p A s B ++=++(a)(b)图2-2-1-1 直管阻力测定姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师整理上式得:]/)[(2m N gR p p S B A ρρ-=- (4) 将上式(4)代入式(3)得: ]/[)(kg J gR gR h s f =-=ρρρ(5)式中:g=9.8[N/kg]—重力加速度R ——压差读数[水],[m]ρs=996[kg/m 3]——水的密度,由水温查表得 ρ——气体密度,本次试验记为0[kg/m 3]若用图2-2-1-1 (b)的∩压差计测压降(本实验室采用),则由式(3)得: ]/`[kg J gR p p h BBA f =-=ρ (6)或 ]`[2O mH R gp p h BA f =-=ρ (7)式中:R`——∩压差计读数[mH 2O]将式(5)或式(4)之值入(1)中,移项整理得摩擦系数计算值。
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。
化工原理流体流动阻力测定试验

流体流动阻力测定的实验一、实验目的及任务1 .学习直管摩擦阻力AP 八直管摩擦系数人的测定方法。
2 .掌握直管摩擦系数人与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。
3 .掌握局部摩擦阻力APr 局部阻力系数Z 的测定方法。
4 .学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。
二、基本原理流体在管路中流动时,由于黏性剪应力和涡流的存在,不可避免地会引起流体压力损耗。
这种 损耗包括流体在流动时所产生的直管阻力损失和局部阻力损失。
1 .直管阻力损失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, l u 2h =九 x 一 x 一 f d 2式中 d 一管径,m ;1 一管长,m ; u —流速,m / s ; 九一摩擦系数。
在一定的流速下,测出阻力损失,按下式即可求出摩擦系数九7 d 2九=h x_x —f 1 u 2阻力损失h f 可通过对两截面间作机械能衡算求出(1-3)P -流体的密度,kg/m 3A f -两截面的压强差,Pa 。
由式(1-4)可知,对于水平等径直管只要测出两截面上静压强的差即可算出h f 。
两截面上静压 强的差可用压差计测出。
流速由流量计测得,在已知管径d 和平均流速u 的情况下,只需测出流体 的温度K 查出该流体的密度p 和黏度〃,则可求出雷诺数Re ,从而得出流体流过直管的摩擦系数人与雷诺数Re 的关系。
2.局部阻力损失阀门、突然扩大、突然缩小、弯头、三通等管件的局部阻力系数可用下式计算对于水平等径直管,z 1=z 2 u 1=u 2, 上式可简化为p 「P 2PA p―f P(1-4)式中p 1-p 2一两截面的压强差, Pa ;(1-1)(1-2)1 2)(1-5)三、实验装置流程和主要设备1.实验装置流程流体流动阻力实验流程如图1-1所示。
图1-1流动阻力实验流程示意图1-水箱;2-离心泵;3、4-放水阀;5、13-缓冲罐;6-局部阻力近端测压阀;7、15-局部阻力远端测压阀;8、20-粗糙管测压回水阀;9、19-光滑管测压阀;10-局部阻力管阀;11-U型管进水阀;12- 压力传感器;14-流量调节阀;15、16-水转子流量计;17-光滑管阀;18-粗糙管阀;21-倒置U型管放空阀;22-倒置U型管;23-水箱放水阀;24-放水阀;2.被测光滑直管段:管径d—0.008m;管长L—1.69m;材料一不锈钢管被测粗糙直管段:管径d—0.010m;管长L—1.69m;材料一不锈钢管被测局部阻力直管段:管径d—0.015m;管长L—1.2m;材料一不锈钢管3.压力传感器:型号:LXWY 测量范围:200 KPa4.直流数字电压表:型号:PZ139 测量范围:0〜200 KPa5.离心泵:型号:WB70/055 流量:8(m3/h) 扬程:12(m) 电机功率:550(W)6.玻璃转子流量计:型号测量范围精度LZB—40 100〜1000(L / h) 1.5LZB—10 10〜100(L/h) 2.5四、实验方法及步骤1.向储水槽内注水,直到水满为止。
管路阻力实验报告

实验三 管路阻力的测定一、实验目的1.学习管路阻力损失h f ,管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法,并通过实验了解它们的变化,巩固对流体阻力基本理论的认识;2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系;3.测定管件、阀门的局部阻力系数。
二、基本原理流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地会产生流体阻力损失。
流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力(沿程阻力)和局部阻力(流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。
1.λ-Re 关系的测定:流体流经直管时的阻力损失可用下式计算:22u d L h f⋅=λ;-直管阻力损失,式中:kg J h f / L -直管长度,m ;d -直管内径,m ; u -流体的流速,m/s ; λ-摩擦系数,无因次。
已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度(△/d )的函数,即λ=(Re ,△/d )。
为了测定λ-Re 关系,可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管,在一定流速(也就是Re 一定)下测出阻力损失,然后按下式求出摩擦系数λ:为:对于水平直管,上式变:可根据伯努利方程求出阻力损失=2)(2222121212uu p p g Z Z h h u L d h f f f-+-+-=⋅ρλρ21p p h f -=J/kg其中,21p p -为截面1与2间的压力差,Pa ;ρ流体的密度,kg/m 3。
用U 形管压差计测出两截面的压力,用温度计测水温,并查出其ρ、μ值,即可算出h f ,并进而算出λ。
由管路上的流量计可知当时的流速,从而可计算出此时的Re 数;得到一个λ-Re 对应关系,改变不同的流速,有不同的Re 及λ,可得某相对粗糙度的管子的一组λ-Re 关系。
以λ为纵坐标,Re 为横坐标,在双对数坐标纸上作出λ-Re 曲线,与教材中相应曲线对比。
2.局部阻力系数ζ的测定流体流经阀门、管件(如弯头、三通、突然扩大或缩小)时所引起的阻力损失可用下式计算:22u h f ζ= J/kg式中ζ即为局部阻力系数。
局部阻力损失实验报告

局部阻力损失实验前言:工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。
为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。
管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失,合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。
但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂,根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差,一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。
在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。
例如,流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。
因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。
此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。
摘要:本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数,用四点法量测量收缩段的局部阻力系数,然后与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中的经验值进行对比分析,从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。
进而加深对局部阻力损失的理解。
三、实验原理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,下式中12f h -由23f h -按流长比例换算得出。
实测 2211221212[()][()]22je f p p h Z Z h ggαυαυγγ-=++-+++理论 212(1)e AA ζ'=-2.突然缩小采用四点法计算,下式中B 点为突缩点,4f Bh -由34f h -换算得出,5fB h -由56f h -换算得出。
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实验三 管路阻力的测定
一、实验目的
1.学习管路阻力损失h f ,管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法,并通过实验了解它们的变化,巩固对流体阻力基本理论的认识;
2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系;
3.测定管件、阀门的局部阻力系数。
二、基本原理
流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地会产生流体阻力损失。
流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力(沿程阻力)和局部阻力(流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。
1.λ-Re 关系的测定:
流体流经直管时的阻力损失可用下式计算:
2
2u d L h f
⋅=
λ
;-直管阻力损失,式中:kg J h f / L -直管长度,m ;
d -直管内径,m ; u -流体的流速,m/s ; λ-摩擦系数,无因次。
已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度(△/d )的函数,即
λ=(Re ,△/d )。
为了测定λ-Re 关系,可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管,在一定流速(也就是Re 一定)下测出阻力损失,然后按下式求出摩擦系数λ:
为:
对于水平直管,上式变:
可根据伯努利方程求出阻力损失=2
)(2
22
212
1212
u
u p p g Z Z h h u L d h f f f
-+
-+
-=⋅ρ
λ
ρ
2
1p p h f -=
J/kg
其中,21p p -为截面1与2间的压力差,Pa ;ρ流体的密度,kg/m 3。
用U 形管压差计测出两截面的压力,用温度计测水温,并查出其ρ、μ值,即可算出h f ,并进而算出λ。
由管路上的流量计可知当时的流速,从而可计算出此时的Re 数;得到一个λ-Re 对应关系,改变
不同的流速,有不同的Re 及λ,可得某相对粗糙度的管子的一组λ-Re 关系。
以λ为纵坐标,Re 为横坐标,在双对数坐标纸上作出λ-Re 曲线,与教材中相应曲线对比。
2.局部阻力系数ζ的测定
流体流经阀门、管件(如弯头、三通、突然扩大或缩小)时所引起的阻力损失可用下式计算:
2
2
u h f ζ= J/kg
式中ζ即为局部阻力系数。
只要测出流体经过管件时的阻力损失h f 以及流体在相同直径的导管中的流速u ,即可算出阻力系数ζ。
三、实验装置和流程
本实验装置主要设备有水箱和离心泵,离心泵1从水槽15吸入水,经调节阀3送到管路阻力测量系统。
经直管的压口10、弯头11、涡轮测量计13后送回水槽15。
测定管子摩擦系数和阀件阻力系数时,打开离心泵进口阀2、出口阀3.直管阻力损失和弯头阻力损失用U 形压差计测定其压差,指示液为水。
管内水的流量由涡轮流量计测定。
用调节阀3可以改变流体通过管内的流速,从而计算出不同流动状态下的摩擦系数和弯头阻力系数。
1-离心泵 2-泵进口阀 3泵出口阀 4-真空表 5-压力表 6-转速表 7转速传感器 8-冷却风扇 9-加水旋塞10-测压法兰 11-弯头 12-流量显示表 13-透明涡轮流量变送器 14-计量槽 15-水槽 16-马达天平测功机 四、操作步骤
1.熟悉流程及使用的仪表;
2.实验前将水槽充满水,以后水可循环使用。
3.启动离心泵,使用离心泵时注意:
(1)离心泵在启动前要灌水排气;
(2)离心泵要在出口阀关闭的情况下启动;
(3)关闭前要先关出口阀。
4.排气:为了减少实验误差,实验前应进行排气。
(1)管路排气;(2)测压导管排气;
5.调节流量测取数据。
调节时可在流量变化的整个幅度内取8~10个读数。
每调一次流量后,应等稳定后同时读取各测定点的数据。
6.局部阻力的测定步聚与直管阻力相同,记录6~8组数据即可。
7.测定完毕,关闭出口阀,然后拉开电闸,停泵。
本实验的主要误差是压差计的读数,故每个点要多读几次数据,取其平均值。
五、实验结果以及数据处理
直管阻力数据表
图1 λ——Re 双对数图
计算范例:
涡轮流量计显示值×0.001=流量 4.19(L/s)×0.001=0.00419(m 3/s ) 流量÷面积=流速 0.00419÷3.14(0.0408/2)2=3.198473(m/s)
ρ
2
1p p h f -=
J/kg 589.9×0.001/996.7=5.78102(J/Kg )
22
u
L d h f
⋅=λ 5.78102×0.0408×2÷1.8÷3.1984732=0.0255987 Re=du ρ/μ 0.0408m ×3.198473×996.7÷0.8737=148869.3
管件阻力数据表
图2 管件阻力图
计算范例:
涡轮流量计显示值×0.001=流量 4.19(L/s)×0.001=0.00419(m 3/s ) 流量÷面积=流速 0.00419÷3.14(0.0408/2)2=3.198473(m/s)
ρ
2
1p p h f -=
J/kg 589.9×0.001÷996.7=5.78102(J/Kg )
Re=lu ρ/μ 1.8m ×3.198473×996.7÷0.8737=148869.3 ξ=2hf/u 2 2×5.78102÷3.1984732=0.966567
讨论与分析:
1.从图1上所绘的图线可得随着ln Re 的增大,ln λ随之减少。
对于本实验的讨论,从
22
u
L d h f
⋅=λ以及Re=lu ρ/μ来验证,得到管路中的流动情况并不是呈现为层流状态。
从实验数据Re 中可以得知,同时,图线也证实这一结论,假如流体的流动状态是层流,那么λ=64/Re 那么取对数后的就会是 ln λ=-lnRe +Ln64 在图线呈现的图线为直线,而图上的线段为高次的曲线,从而驳斥了层流的假设,一次流体的流动情况为非层流的论点得以
证实。
与此同时,从粗糙管紊流区的经验公式25.0)d 0.11(∆
=λ可以推断,本实验的流体流动
情况也不是粗糙管紊流,因为在这种情况下,雷洛数Re 与λ没有联系,图线会呈现为水平线,而从图线可知雷洛数Re 与λ存在联系,从而观点得证。
并且从无缝钢管的相对粗糙度为0.04~0.17以及Re 的数量级可以确定为非粗糙湍流区。
2.对于图2,我们可以从实验中得到的图线为一段水平线,也就是随着lnRe的变化
lnξ的变化极不明显,在考虑到有实验误差的情况下,我们可以进一步得出,管件阻力ξ与雷洛系数Re不存在必然的联系。
而在本次实验当中阻力系数的值都比较接近于1,这可能跟管件材料很有关系。
3.综上所述,直管管路的阻力与雷洛数Re,可能有关也可能无关,要对Re进行分类讨论,而本次实验得出的数据就在Re与λ存在联系的区间内。
而同时,实验可得出管件阻力ξ与雷洛数Re不存在联系,而跟它本身的材料有关系。
所以,在设计管路的时候,我们因该考虑到这几个参考数的决定因素,从而更加合理地进行设计。
思考题:
1.测压孔的大小和位置,测压导管的粗细和长短对实验无影响,为什么?
答:因为孔板式测压计的的测量原理只涉及到流量的密度、液柱差、孔板的面积,以及管道内径,与测压孔的大小和位置,测压导管的粗细和长短无关,公式Q=C0A0ρ
ρ/)
ρ
gR中可以看出与题目的量无。
2-
(
A
2.将实验曲线与教材上相应曲线比较。
分析其误差及误差产生的原因。
λ——Re双对数图
λ——Re 莫迪图
分析: 从总体趋势上讲,曲线都有下降的趋势,并且随着趋势的下降曲线渐渐趋于平缓。
成因是由于随着雷洛数的增大流动,管内的流动情况就转变为粗糙管的湍流,即雷洛数与直管阻力无关,所以两个图像在尾端都成趋于平缓的势头。
而两图在前端的趋势有所区别,莫迪图的在前端随着雷洛数的减少,越接近层流,就越接近直线而且斜率为 64/Re ,但是双对数图是因为雷
洛数越少,就越接近 hf=g
d lu 2R
e 642
方程,即 入=64/Re, 取了对数后,就越接近
水平线,所以比起莫迪图,双对数图在前端成较平缓的走势。