化工原理实验—流体流动阻力测定实验
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~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=△P/ρ=λ（l / d）u2/2用试验方法直接测定。
hf——直管阻力，J/kg式中，hfl——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。
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。
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：μρdu =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 pH 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 =22u ⋅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。
流体流动阻力的测定(化工原理实验报告)
流体流动阻力的测定（化工原理实验报告）流体流动阻力的测定（化工原理实验报告）摘要：本实验研究了流体流动阻力的测定方法，以了解流阻比数据和参数对流体流动特性的影响。
实验中采用了空心管实验装置，在一定的压差试验条件下，通过压力表和熨斗流量计测量压力和流量，计算出流阻比系数。
通过实验，研究了流阻比系数随着实验参数（流量、温度、压力）变化的规律，从而获得一定规律性的微观流动特性数据。
关键词：流阻比；熨斗流量计；实验；流动阻力1 前言流体流动阻力是研究流体流动特性的一项重要参数。
它决定了流体在管道内流动时会受到什么样的阻力，直接影响着流体在设备内的流动性能和传热特性。
因此，准确测量流体流动阻力是研究管道流动的关键问题。
本实验旨在研究空心管装置测量的流阻比数据对流体流动特性的影响，以便获得微观流动特性数据，并用于管道设计、传热学的研究中。
2 实验目的1）研究在空心管实验装置内测量流阻比系数的变化规律：2）利用测量的流阻比系数，得出瞬态流体流动特性曲线，即流量与压力的变化规律； 3）通过实验有规律地分析，获得实验流体的微观流动特性参数。
3 实验装置本实验主要采用空心管实验装置（见图1），由电磁阀控制罐内的液体，带动空心管内的流体循环，保持流量一定，从而实现实验的要求。
该装置由如下几个部分组成：（1）空心管；（2）球阀；（3）高低压罐；（4）汽缸和气缸；（5）液体泵；（6）电磁阀；（7）水箱；（8）熨斗流量计；（9）压力表；（10）温度计。
4 实验方法1）确定实验条件：根据实验任务，确定温度、压力、流量等参数，以及电磁阀的控制时间；2）进行实验：根据实验条件，控制电磁阀的开启和关闭，实现空心管内的液体流动，同时调节实验参数，测量压力及流量；3）根据压力和流量，绘出流量-压力曲线，计算出对应的流阻比系数；4）根据实验数据，进行实验数据分析，探究实验参数变化时，流阻比系数变化规律，得出流体的微观流动特性参数。
5 实验数据在实验中，调节不同的参数，实现不同的实验条件，测量得到流量和压力的数据，根据测量的实验数据，画出Flow-Pressure曲线，结果如下表1所示：实验条件实测压力(MPa) 实测流量（M3/h）流阻比(MPa/m3/h)条件1 0.39 0.159 0.80条件2 0.51 0.159 1.06条件3 0.62 0.159 1.29条件4 0.68 0.159 1.41条件5 0.80 0.159 1.64表1 实验结果图2 Flow-Pressure曲线图6 结论1）根据上述的实验结果，可以发现，随着压力和流量的增加，流阻比也相应地增大；2）通过分析实验数据，可以获得一定的规律性的微观流动特性数据，即通过把不同的实验参数变量并入方程式中，可以根据需要精确地预测不同条件下，流体流动时的压力和流量变化规律；3）该测试结果可以作为设计管路时流体传热特性和流动特性的参考，更好地掌握管路中流体的流动特性。
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。
化工原理试验报告-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、测定直管摩擦系数大与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内为与Re的关系曲线。
3、测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数季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：11+J1、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:三、实验原理1、直管阻力摩擦系数大的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为:. 2 d Ap九二- -fP lu 2du pRe = 一N采用涡轮流量计测流量VV u =900冗d 2用压差传感器测量流体流经直管的压力降A P f o根据实验装置结构参数1、d，流体温度T （查流体物性p、四），及实验时测定的流量V、压力降APf，求取Re和大，再将Re和大标绘在双对数坐标图上。
2、局部阻力系数Z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：故0= 2A L ⑹P U 2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p、四），及实验时测定的流量V、压力降APf,，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数Z。
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。
由于实验数据处理时使用的是双对数坐标，所以实验时每次流量变化取一递减的等比数列这样得到的数据点就会均匀分布，时实验结果更具准确性。
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实验报告：流体流动阻力的测定摘要：本实验通过测量流体在管道中的压降，来确定流体流动阻力的大小。
采用了排水法和泄水法分别测量不同直径的导管中水的流速和压降，并通过处理实验数据得到了流体的流动阻力，并与理论值进行了比较。
引言：液体或气体在管道中流动时会遇到一定的阻碍力，即流动阻力。
流动阻力的大小与管道直径、流速、流体性质等因素有关，因此需要进行实验测定。
实验仪器和材料：1. 导管：直径分别为2cm、4cm、6cm的塑料导管。
2.水泵：用于提供水流。
3.节流装置：用于调节水流量。
4.U型水银压力计：用于测量压降。
5.超声波流速仪：用于测量流速。
6.计时器：用于计时。
7.温度计：用于测量流体温度。
实验步骤：1. 将2cm直径的导管连接至水泵和节流装置，并调节节流装置使水流量适中。
2.打开水泵，使水开始流动，打开计时器记录时间。
3.使用超声波流速仪测量水在导管中的流速，并记录测量值。
4.同时使用U型水银压力计测量水在导管两端的压降，并记录测量值。
5.根据实验数据计算流体的流动阻力，并记录结果。
6. 重复以上步骤，分别对4cm、6cm直径的导管进行实验测量。
实验数据与结果：对于2cm直径的导管，测得的流速为0.032m/s，压降为2cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.053Pa·s/m^3对于4cm直径的导管，测得的流速为0.024m/s，压降为4cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.083Pa·s/m^3对于6cm直径的导管，测得的流速为0.018m/s，压降为6cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.093Pa·s/m^3讨论与分析：通过实验测量得到的流动阻力与导管直径成反比，与流体流速成正比。
这与理论预期是一致的。
由于实验条件的限制，实验中可能存在误差，例如流速和压降的测量误差、流体温度的变化等。
同时，水的物理性质也可能受实验环境的影响而发生变化，因此计算得到的流动阻力也可能不完全准确。
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。
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化工原理实验报告—流体流动阻力测定实验班级： 031112班小组：第六组指导老师：刘慧仙组长：陈名组员：魏建武曹然实验时间： 2013年10月18日目录一、实验内容 (1)二、实验目的 (1)三、实验基本原理 (1)1.直管阻力 (1)2.局部阻力 (3)四、实验设计 (3)1.实验方案 (3)2.测试点及测试方法 (3)原始数据 (3)测试点 (4)测试方法 (4)3.控制点及调节方法 (4)4.实验装置和流程设计 (4)主要设备和部件 (4)实验装置流程图 (4)五、实验操作要点 (5)六、实验数据处理和结果讨论分析 (6)实验数据处理 (6)1.实验数据记录表 (6)2.流体直管阻力测定实验数据整理表 (7)3.流体局部阻力测定实验数据整理表 (8)4.计算示例。
(9)结果讨论分析 (10)七、思考题 (11)实验一流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定材质和的直管中流动时的阻力摩擦系数，并确定和之间的关系。
2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。
二、实验目的1.了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方法。
2.测定流体流径直管的摩擦阻力和流经管件或局部阻力，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、实验基本原理流体管路是由直管、管件（如三通、肘管、弯头）、阀门等部件组成。
流体在管路中流动时，由于黏性剪应力和涡流的作用，不可避免地要消耗一定的机械能，流体在直管中流动的机械能损失为直管阻力；而流体通过阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力。
在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。
1.直管阻力流体在水平的均匀管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失表现为压力的降低，即①由于流体分子在流动过程中的运动机理十分复杂，影响阻力损失的因素众多，目前尚不能完全用理论方法来解决流体阻力的计算问题，必须通过实验研究掌握其规律。
为了减少实验工作量，简化实验工作难度，并使实验结果具有普遍应用意义，可采用因次分析方法来规划实验。
将所有影响流体阻力的因素按以下三类变量列出①流体性质密度，黏度；②管路几何尺寸管径，管长，管壁粗糙度；③流动条件流速；可将阻力损失与诸多变量之间的关系表示为②根据因次分析法，可将上述变量之间的关系转化为无因次准数之间的关系③其中称为雷诺准数（Reynolds number），是表征流体流动形态影响的无因次准数；是表示相对长度的因次几何维数；称为管壁相对粗糙度。
将式③改写为④引入⑤则⑥式⑥即为通常计算直管阻力的公式，其中称为直管阻力摩擦系数。
直管段两端的压差若用水银U型压差计测定，则⑦其中R为U型压差计两侧的液注高度差。
由式⑤可知，不管何种流体，直管摩擦系数仅与与有关。
因此，只要在实验室规模的小装置上，用水作实验物系，进行有限量的实验，确定与和的关系，即可由式⑥计算任一流体在管路中的流动阻力损失。
这也说明了因次分析理论指导下的实验方法具有“由小见大，由此及彼”的功效。
2.局部阻力局部阻力通常用当量长度法或局部阻力系数法来表示。
当量长度法：流体通过管件或阀门的局部阻力损失，若与流体流这一定长度的相同管径的直管阻力相当，则称这一直管长度为管件或阀门的当量长度，用符号表示。
这样，就可用直管阻力的公式来计算局部阻力的损失。
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，如管路系统中直管长度为，各种局部阻力的当量长度之和为，则流体在管路中流动的总阻力损失为⑧局部阻力系数法：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，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法，即一般情况下，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1.实验方案用自来水做实验物料；由实验原理及式和知，当实验装置确定后，只要改变管路中流体流速或流量，测定相应的直管阻力压差和局部阻力压差，就能通过计算得到的和的值以及相应的的值；在安排实验点的分布时，要考虑到随的变化趋势，在小流量范围适当多布点。
2.测试点及测试方法原始数据有流速（或流量），直管段压差和局部段压差，流体温度（据此确定、），此外还有管路直径和直管长度。
测试点需在直管段两端和局部两端各设一对测压点，分别用以测定和，在管路中配置一个流量（或流速）和温度测试点，共6个测试点。
测试方法直管段和局部段压差的测定：采用水银U型压差计流速或流量的测定：工程上测量流量较测流速更为方便，如用涡轮流量计测定流量，则其中——涡轮流量计的转子频率，其数值用数显仪表显示；——涡轮流量计的仪表系数；——流量，L/s。
温度的测定：用水银玻璃温度计测定，℃。
3.控制点及调节方法实验中需控制调节的参数是流体流量，可以在管路系统出口端设置一控制调节阀门，用以调节流量并保证整个管路系统满灌。
4.实验装置和流程设计主要设备和部件离心泵、循环水箱、涡轮流量计、阀门、直管及管件、玻璃水银U型压差计、温度计实验装置流程图实验装置流程如图1-1所示，由管子、管件、闸阀（用于局部阻力测定）、控制阀、流量计及离心泵等组成一个测试系统。
测试系统的前半部分为局部阻力测试段，后半部分为直管阻力测试段。
为了节约用水，配置水箱供水，循环使用。
为了防止脏物进入系统造成堵塞，在泵的入口加装过滤器。
为了保证系统满灌，装置的出口端应高于测试段或将控制阀安装在出口端。
为了排除管路的残留气体，在装置的最高处装设排气阀。
为了实验结束排空系统中的液体或定期更换水箱中的水，在循环水箱底部设排泄阀。
涡轮流量计在安装时须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。
五、实验操作要点1.实验正式开始前，关闭流体出口控制阀门，打开水银压差计平衡阀。
（为什么）见思考题12.启动离心泵。
（注意什么）是否需要灌泵，泵在液面下，不需要灌泵。
3.分别进行管路系统、引压管、压差计的排气工作，排出可能积存在系统内的空气，以保证数据测定稳定，可靠。
管路系统排气：打开出口调节阀，让水流动片刻，将管路中的大部分空气排出。
然后将出口阀关闭，打开管路出口端上方的排气阀，使管路中残余空气排出。
引压管和压差计排气：依次打开并迅速关闭压差计上方的排气阀，反复操作几次，将引压管和压差计内的空气排出。
排气时要注意严防U型管压差计中水银冲出。
4.排气结束后，关闭平衡阀。
5.将出口控制阀开至最大，观察最大流量范围或最大压差变化范围，据此确定合理的实验布点。
6.流量调节后，须稳定一段时间，方可测取有关数据。
7.实验结束后，先打开平衡阀，关闭出口控制阀，再关闭离心泵和总电源。
六、实验数据处理和结果讨论分析实验数据处理1.实验数据记录表表1-1 实验数据记录表涡轮流量变送器编号990884 涡轮流量变送器仪表常数332.66 管子材料镀锌白铁管管子长度（直管） 2 m 管子内径（直管）20 mm 管子内径（局部）32 mm 水温22 ℃水的密度997.8kg/m3水的黏度0.9579mPa·s表1-2 流体直管阻力测定4.计算示例。
①流体直管阻力实验数据计算示例公式：计算：（取表1-1中序号为1的数据为例）=1.6924 L/s=1.692410-3 m3/s==5.3871 m/s==11.2231104=792.5-211.5=581.0=581.010-3=71.8276 kPa=71.986 J/kg=0.04961②流体局部阻力实验数据计算示例公式：计算：（取表1-1中序号为1的数据为例）=1.6924 L/s=1.692410-3 m3/s==2.1044 m/s=743.6-338.2=405.4=405.410-3=50.1186 kPa=50.229 J/kg=22.686结果讨论分析1. 在双对数坐标纸上关联 和 之间的关系。
取镀锌白铁管的绝对粗糙度 =0.2 mm ，则=0.01。
由实验数据处理后，所得摩擦系数 与雷诺准数 的关系图形如下：图1-2 摩擦系数 与雷诺准数 的关系图4567891011Re410-⨯2λ根据资料显示，摩擦系数 与雷诺准数 的关系应该是随着 的增大， 的值逐渐减小。
因此应该舍弃表1-2中序号为2、7、11的三组数据。
得到如上图所示的关系曲线。
2.对实验结果进行分析讨论，例如：讨论一下 和 之间的关系，根据所标绘的曲线引申推测一下管路的粗糙程度，论述所得结果的工程意义等等，并从中得出若干结论。
答：摩擦系数 与雷诺准数 的关系应该是随着 的增大， 的值逐渐减小。
根据所得到的曲线图，可以推测管路的粗糙程度 =0.2 mm 。
①根据 的不同，可以将流体流动分为四个区域，层流区、过渡区、湍流区、完全湍流区。
根据要输送的液体的性质，可以根据上图的关系，算出摩擦系数，即可根据流速、管径等要求选择相对应的管材。
②在化工生产中的管路，根据其材质和加工情况，大致可以分为两类，即光滑管和粗糙管。
管路壁面凸出部分的平均高度称为绝对粗糙度，以表示。
绝对粗糙度与管径的比值即，称为相对粗糙度。
根据上图可以查出摩擦系数，即可算出管壁的粗糙度。
3.对实验数据进行必要的误差分析，评价一下数据和结果的误差，并分析其原因。
答：由实验所求得的数据可以看出，计算直管阻力的时候，序号为2、7、11的三组数据明显不符合随着的增大，的值逐渐减小的变化规律。
应该舍弃。
计算局部阻力时，序号为14的局部阻力系数明显比其它数据大很多，也应该舍弃。
局部阻力系数明显偏大。
原因：管路中水流不稳定，导致U型管水银压差计两端的水银面不稳定，读数的偏差较大。
导致算出的数据与原定的曲线有偏差，和个别数据的极不合理。
减少误差：①尽量在U型管水银压差计两端的水银面稳定之后再读数；②让同一个人读数，这样能减少偶然误差。
七、思考题1.U型压差计上装设的“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，在什么情况下它应该是关闭着的？答：平衡阀是为了保持U型压差计两侧管中水银液面相平，防止在排气时水银溢出。
打开平衡阀时间：实验之前、排气的过程中，及最后实验结束时。
关闭平衡阀时间：排气之后至实验结束之前。
2.为什么要将实验数据在对数坐标纸上标绘？答：①对数坐标适用于幂函数，而平流时和成关系（为常数），和的负一次方成正比，是幂函数。
②横坐标和纵坐标在数值上均变化了几个数量级，应该用对数坐标。
3.不同管径、不同水温下测定的 —数据能否关联到一条曲线上？为什么？答：能。
不同管径不同水温，即、和不同，因为，，所以相同时，可以关联到一条直线上。