流體阻力試驗

1、流體阻力實驗作者:日期:生工原理及設(shè)備實驗報告學(xué)院生物工程年級、專業(yè)、班04級生工1班姓名湛仁成績課程名稱生工原理及設(shè)備實驗項目名 稱管道流體阻力實驗指導(dǎo)教師徐世榮教 師 評 語教師簽名：年 月日開課實驗室：生物工程學(xué)院生物多媒體實驗室2006 年 9 月 25 日、實驗?zāi)康?.結(jié)合理論課中所學(xué)的流體在管道內(nèi)部流動時流動阻力的形成和計算等基本知識，實驗測定不同流動條件下圓形直管內(nèi)的沿程阻力系數(shù)入和管件的局部阻力系數(shù)E ,并學(xué)習測定管內(nèi)流動阻力的一般實驗方法。2學(xué)習處理流動阻力實驗數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)方法，學(xué)會用圖形和函數(shù)關(guān)系式來表征湍流區(qū)內(nèi)直管沿程阻力系數(shù)入和局部阻力系數(shù)E與雷諾數(shù) Re的依賴關(guān)系。3學(xué)

2、習合理規(guī)劃實驗條件，使實驗數(shù)據(jù)點在表征圖中分布均勻，提高實驗結(jié)果的可靠性。4通過實驗操作，掌握 U形管差壓計、孔板流量計的使用方法。 二、實驗原理不可壓縮性流體在直管內(nèi)作穩(wěn)定流動時，由于粘滯性而產(chǎn)生摩擦阻力，即直管阻力。流體在 流 經(jīng)變徑、彎管、閥門等管件時，由于流速及其它方面的變化而產(chǎn)生局部阻力。在湍流狀態(tài)下， 管壁的粗糙度也影響流體阻力，通常流體阻力用流體的壓頭損失Hf或壓力降A(chǔ) p表示并可用實驗方法直接測定1. 直管阻Hf與直管摩擦系數(shù)入直管阻力Hf與直管摩擦系數(shù)入的關(guān)系為Hf=XXl1/d XUA2/2 式中：11 直管的測試長度m;d測試管的內(nèi)徑m;u管內(nèi)流體流速 m/s。流體以一定

3、速度u流過內(nèi)徑d,長度為11的直管所產(chǎn)生的直管阻力Hf可用U型差壓計測得，若已測得的差壓計讀數(shù)為Rf(cmCCl4),根據(jù)伯努利方程及流體靜力學(xué)原理可得Hf= A p/ p H2O=(p CC14 - p H2O)X Rf X g/(100 X p H2O)=0.006Rf X g J/kg (2)式中：g=9.807m/sA2 。流體的流速u可由孔板或文氏流量計兩邊引出的差壓計讀數(shù)R(cmHg),按下 式求得u=aRAn m/s(3)于是由(1)、(2)、(3) 得：入=2 dHf / (l1UA2)=0.012dRf Xg / (11 X a2 X RA2n) (4)又已知雷諾數(shù)Re= d

4、 up/科(5)式中：p 流體(水)的密度kg/mA3科 流體(水)的粘度Pas若測得流體的操作溫度t，查取科、p ,再根據(jù)一對Hfu值，由(4)(5)便可求得一對X Re值。 因而，在不同流速下，可得到一系列入 Re值，標繪在雙對數(shù)坐標紙上，即可得到入 Re關(guān)系曲線。2. 局部阻力Hf及局部阻力系數(shù)七局部阻力Hf與局部阻力系數(shù)E的關(guān)系為：Hf= E X uA2/2(6)管件的局部阻力也可由 U型差壓計測取，但因管件所引起的流速大小和方向的變化而產(chǎn)生旋渦，需要在相當長的管道內(nèi)才能消除， 故只能先測定包括被測管件在內(nèi)的一段直管12的總阻 力2 Hf,然后減去這一段直管 12的直管阻力Hf1 ,就

5、可得到管件的局部阻力 Hf:Hf=NHf -Hf1 = SHf -HfXl2/l1(7)若已測得的包括管件在內(nèi)的差壓讀數(shù)為Rf(cmHg),利用(2)式可得NHf=0.126Rf Xg J/kg于是由式(3)、(6)、(7)得：W = 2Hf/uA2 =(0.252RfXg -0.012Rf XgX l2/l1)/(aA2 X RA2n) (8)通過實驗測得不同流速u下對應(yīng)的Hf值，利用式(5)、(8)便可算出不同 Re下的E值。E值與管件的幾何形狀及流體的Re值有關(guān)。但當Re大到一定值后，E與Re無關(guān)，為一定值。三、使用儀器、材料1 .本實驗裝置設(shè)有兩根測試用管，流體流量用孔板流量計或文氏流

6、量計測量。由管路出口處 的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)其流量。2 .管路上設(shè)置三組 U形差壓計，分別用來測定流量、直管阻力及管件局部阻力相應(yīng)的靜壓差, 從 測壓孔引出的高低壓管間有平衡閥相連。差壓計指示液有水銀及四氯化碳。四、實驗步驟在實驗中主要按照以下幾個步驟操作1排除管路系統(tǒng)內(nèi)積存的空氣；2測量數(shù)據(jù)；整個實驗測取 79數(shù)據(jù)，要求實驗點分布均勻；3讀取三個流量計的讀數(shù)及壓差、溫度等值；4禁止動用限流閥，以防沖去差壓指示劑，必要時需在教師指導(dǎo)下使用；5打開差壓計平衡閥 C,關(guān)閉實驗裝置，結(jié)束實驗。五、實驗過程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）始數(shù)據(jù)記錄33.2100.428.6160.4321.4044.9616.

7、1333.84:12.12-25.46：9.13519.206.769.I1S08I 014.29112.321 037.141277al 207al 15.6G11 1 77；| A 674 6.572： 5.639m23雷諾贖Re諱算結(jié)果記錄Mk科鹿HE4 4572813gB鴕 3心042973 耳 255明23G42|O4_072 4_102i 4.094! 4.102 .0412.0413l| 4.171 I4.19M1 U45.04 3S.201 29.201 23.65：1 3.1 Ol154Ei12-33|10.38 |O六、實驗結(jié)果及分析分析上述實驗結(jié)果可得：局部阻力系數(shù)E與管

8、件的幾何形狀及流體的雷諾系數(shù)Re有關(guān)，當Re增大到一定值后，E不再隨 Re變化，為一定值。1、在U形管差壓計兩管之間裝一閥門的作用是什么？在什么情況此閥應(yīng)該打開，又在什么情況應(yīng)該關(guān)閉？答：在U形管差壓計兩管之間的閥門是平衡閥，用于檢驗U形管差壓計工作的可靠性，檢驗狀態(tài)下全開，測量狀態(tài)下全關(guān)。2、怎樣操作才能排除系統(tǒng)內(nèi)的氣體，如何檢查系統(tǒng)內(nèi)的空氣是否已經(jīng)排除干凈？答：首先調(diào)節(jié)好限流閥開度，打開三個U形管差壓計上的平衡閥 C,然后全開流量調(diào)節(jié)閥，在最大流量下工作10s,以排凈流動管路和引壓管線內(nèi)的空氣。排氣操作后完全關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥和三個平衡閥C,查看三個U形管差壓計的讀數(shù)是否為零。若為零，則說明氣體已經(jīng)排凈。反之，則說明氣體沒有排凈。3、差壓計引壓管的粗細，長短對測量結(jié)果有無影響？為什么？答：差壓計引壓管的粗細，長短對測量結(jié)果沒有影響。差壓計的粗細，長短對差壓計的讀數(shù)沒有影響，即對實驗所測得的壓力沒有影響，因此對測量的結(jié)果沒有影響。4、為了使實驗點在雙對數(shù)坐標圖中分布均勻，流量應(yīng)如何調(diào)節(jié)？答：為了使實驗點在雙對數(shù)坐標圖中分布均勻，流量的