流體流動(dòng)阻力的測定實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板，數(shù)據(jù)僅供參考！流體流動(dòng)阻力的測定實(shí)驗(yàn)名稱流體流動(dòng)阻力的測定班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)時(shí)間同組成員一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測定湍流狀態(tài)光滑管、粗糙管的隨Re變化關(guān)系； 2. 測定湍流狀態(tài)突擴(kuò)管、截止閥、球閥的值；3. 測定層流狀態(tài)直管道的隨Re變化關(guān)系；4. 測定單級(jí)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線；5. 測定單級(jí)離心泵出口閥開度一定時(shí)的管路特性曲線；6. 測定孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)C0隨Re變化關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 流體阻力測定流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的作用產(chǎn)生摩擦阻力；在流經(jīng)彎頭、閥門等管件時(shí)，由于流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向突然發(fā)生變化，產(chǎn)生局部阻力。這些能量損失都表現(xiàn)為機(jī)械能的減少，結(jié)

2、合因次分析用hf表示如下：直管流體阻力：管道局部阻力：式中： 直管摩擦阻力系數(shù)，=F(Re, /d) 管道局部阻力系數(shù)， = F(Re, 形狀)對(duì)水力學(xué)光滑管道：=0.3163/Re0.25對(duì)層流管道：=F(Re)64/Re2. 離心泵及管路特性曲線測定離心泵的性能參數(shù)取決于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，葉輪形式及轉(zhuǎn)速。泵的性能參數(shù)揚(yáng)程、軸功率、效率隨流量的變化關(guān)系，即HeQ、N軸Q、Q稱為離心泵的特性曲線。該特性曲線需由實(shí)驗(yàn)測得，計(jì)算如下： mH2O kWQ=3600qv m3/h管路特性是指輸送流體時(shí)，管路需要的能量H（即從A到B流體機(jī)械能的差值+阻力損失）隨流量Q的變化關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)中任何一個(gè)流量點(diǎn)都是工

3、作點(diǎn)，管路需要的能量與泵提供給管路的能量平衡相等，計(jì)算H的方法同He： mH2O雖然計(jì)算方法相同，但二者操作截然不同。測量He時(shí)，需要固定轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)閥門改變流量；測量H時(shí)，管路要求固定不動(dòng)，因此只能通過改變泵的轉(zhuǎn)速來改變流量。3. 孔板流量計(jì)標(biāo)定孔板流量計(jì)制造方便，不易堵塞，在生產(chǎn)中使用廣泛。其流量計(jì)算公式為： m3/s式中：A0孔口面積； C0孔流系數(shù)，受雷諾數(shù)、孔口與管道面積比影響，通過實(shí)驗(yàn)求得； p孔板前后壓強(qiáng)差，Pa。三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程 1、水箱 2、離心泵 3、渦輪流量計(jì) 4、層流水槽 5、層流管 6、截止閥 7、球閥8、光滑管 9、粗糙管 10、突擴(kuò)管 11、孔板流量計(jì) 12、

4、流量調(diào)節(jié)閥裝置中的有關(guān)尺寸：光滑管（不銹鋼管）l=1.5m，di=0.021m；粗糙管（鍍鋅鋼管）l=1.5m，di=0.023m；層流管 l=1.2m，di=0.003m；截止閥與球閥di=0.021m；突擴(kuò)管 d小=0.016m，d大=0.042m；離心泵進(jìn)出口壓力表表心垂直距 H=0.25m；孔板孔口面積 A0=4.5210-4 m2。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)1. 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是各閥門的作用以及測壓系統(tǒng)。2. 打開放空閥，趕走管路系統(tǒng)中的空氣；打開測壓管的放空閥，趕走測壓系統(tǒng)的壓力。3. 依次測量湍流狀態(tài)光滑管、粗糙管、突擴(kuò)管、截止閥、球閥的流量和壓降。4. 測定層流狀態(tài)直管道的流量

5、和壓降。5. 測定單級(jí)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的壓力、功率。6. 測定單級(jí)離心泵出口閥開度一定時(shí)的轉(zhuǎn)速、壓力、功率。7. 測定孔板流量計(jì)的流量和壓降。8. 注意實(shí)驗(yàn)過程中需要隨時(shí)記錄水溫。注意事項(xiàng)：1. 測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)前，務(wù)必排凈管路系統(tǒng)中的空氣。2. 測定直管湍流狀態(tài)的阻力時(shí)，流量最好在0.87m3/h之間，以保證渦輪流量計(jì)的測量精度。3. 注意不要超過壓力傳感器測量上限。4. 不得急速開關(guān)閥門，以防損壞設(shè)備。五、數(shù)據(jù)處理1. 湍流狀態(tài)光滑管、粗糙管的隨Re的變化關(guān)系測得水的流量為V (m3/h)，則水的流速(m/s)測得壓降(kPa)，由得由定義，（1）對(duì)于光滑管，l = 1.5 m，di = 0

6、.021 m，由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程溫度變化不大，取平均溫度T = 28 C，查得水的密度= 996.15 kg/m3，粘度= 0.836010-3 Pas，則各量計(jì)算公式為(m/s)序號(hào)流量/(m3/h)壓降/kPa水溫/C流速/(m/s)Re16.8820.1227.05.51771380690.018626.8720.1027.05.50971378680.018636.7319.3027.05.39741350580.018646.7019.2027.35.37331344560.018756.5518.4527.85.25301314460.018866.4618.0028.05.1809

7、1296400.018976.3317.5228.15.07661270310.019186.2116.8428.34.98041246230.019196.1016.2028.44.89211224160.0190105.9315.7228.64.75581190040.0195115.8615.2528.84.69971175990.0194125.6314.0828.84.51521129840.0194135.4413.1229.14.36281091710.0194145.2412.4229.14.20241051570.0198155.1311.8029.24.1142102949

8、0.0196164.9010.7629.43.9298983340.0196174.7210.0529.53.7854947220.0197對(duì)光滑管道：=0.3163/Re0.25，以對(duì)1/Re0.25作圖，擬合其線性關(guān)系：可見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性擬合度不高，與理論經(jīng)驗(yàn)公式有一定的差距，有一些數(shù)據(jù)離擬合直線相差較遠(yuǎn)。（2）對(duì)于粗糙管，l = 1.5 m，di = 0.023 m，由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程溫度變化不大，取平均溫度T = 30 C，查得水的密度= 995.58 kg/m3，粘度= 0.800710-3 Pas，則各量計(jì)算公式為(m/s)序號(hào)流量/(m3/h)壓降/kPa水溫/C流速/(m/s)R

9、e16.7519.0029.54.51290.028712906026.7018.8029.64.47950.028912810436.6218.1129.84.42600.028512657446.4817.4829.84.33240.028712389756.3016.8029.94.21210.029212045666.2316.2630.04.16530.028911911876.0815.5030.04.06500.028911625085.9214.7630.03.95800.029011319095.7614.2030.13.85100.0295110131105.6513.70

10、30.23.77750.0296108028115.4612.8530.53.65040.0297104395125.4412.7530.53.63710.0297104013135.3012.1630.73.54350.0298101336145.2111.4830.83.48330.029199615154.9310.7231.03.29610.030494262164.629.5231.13.08880.030788334該圖與Moody圖中阻力平方區(qū)類似，不同的Re對(duì)應(yīng)的的變化范圍較小。以對(duì)u2作圖，可擬合其線性關(guān)系：可見線性相關(guān)性較好。即在湍流區(qū)域，阻力與流速的平方近似成正比關(guān)系。2

11、. 湍流狀態(tài)突擴(kuò)管、截止閥、球閥的值測得水的流量為V (m3/h)，則水的流速(m/s)測得壓降(kPa)，由得（1）截止閥序號(hào)流量V/(m3/h)壓降/kPa水溫/C12.9524.532.922.315.4233.131.598.133.341.68.0533.2平均2.1114.017533.125di = 0.023 m，當(dāng)T = 33 C，查得水的密度= 994.67 kg/m3。則，。（2）球閥序號(hào)流量V/(m3/h)壓降/kPa水溫/C13.862.133.424.933.2133.5平均4.3952.65533.45di = 0.023 m，當(dāng)T = 33 C，查得水的密度=

12、994.67 kg/m3。則，。（3）突擴(kuò)管序號(hào)流量V/(m3/h)壓降/kPa水溫/C15.26-0.3431.525.22-0.3831.634.78-0.3232.343.31-0.2432.452.18-0.1632.4平均4.15-0.28832.04當(dāng)T = 33 C，查得水的密度= 994.7 kg/m3。突擴(kuò)管的d小 = 0.016 m，d大 = 0.042 m，計(jì)算得5.7334 m/s，0.8321 m/s，則0.0180。3. 單級(jí)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線轉(zhuǎn)速n = 50 Hz，離心泵進(jìn)出口壓力表表心垂直距H=0.25 m。取水溫平均值T = 36C，查得水的密度=

13、993.68 kg/m3。壓頭；有效功率；效率。序號(hào)流量Q/(m3/h)壓力/Mpa真空壓力/Mpa軸功率N/kW有效功率Ne/kW效率壓頭H/m溫度/C16.920.130-0.0110.590.2846.7%14.71535.026.730.136-0.0100.580.2847.8%15.22735.536.460.140-0.0100.570.2748.0%15.63835.746.220.147-0.0090.560.2748.9%16.25335.755.950.149-0.0090.550.2748.2%16.45835.865.640.152-0.0080.540.2547.1

14、%16.66435.975.360.160-0.0060.530.2547.3%17.27936.085.040.165-0.0050.520.2446.4%17.68936.194.740.170-0.0050.510.2345.8%18.20236.1104.340.178-0.0050.490.2245.6%19.02336.1114.020.180-0.0040.480.2143.4%19.12636.2123.680.184-0.0040.470.1941.4%19.53636.2133.290.190-0.0030.440.1840.6%20.04936.3作出曲線：從HQ曲線可以

15、看出，Q增大時(shí)，H減小，且二者近似滿足二次函數(shù)的關(guān)系。從NQ曲線可以看出，Q增大時(shí)，H也增大。從Q曲線可以看出，Q增大時(shí)，會(huì)達(dá)到一個(gè)最大值，此后呈現(xiàn)下降趨勢。4. 單級(jí)離心泵出口閥開度一定時(shí)的管路特性曲線同3，水的密度= 993.68 kg/m3，壓頭。序號(hào)轉(zhuǎn)速n/Hz流量Q/(m3/h)壓力表/Mpa真空表/Mpa功率N/kW壓頭H/m150.07.020.132-0.0100.5914.82249.36.940.127-0.0100.5714.30348.66.840.123-0.0100.5513.89448.06.740.120-0.0100.5313.59547.56.660.118

16、-0.0100.5213.38647.06.530.116-0.0100.5113.18746.06.380.110-0.0100.4812.56845.16.190.107-0.0080.4512.05944.16.030.101-0.0070.4311.331043.25.930.098-0.0070.4111.021142.25.790.095-0.0060.3910.611241.15.650.090-0.0060.3610.101340.15.490.085-0.0060.349.591438.45.270.078-0.0050.318.761536.65.020.070-0.005

17、0.287.941634.44.700.062-0.0040.247.02作出曲線：5. 層流狀態(tài)直管道的隨Re變化關(guān)系測量時(shí)間t = 30 s，層流管l = 1.2m，di = 0.003m，水的密度= 993.68 kg/m3，粘度= 0.708510-3 Pas。測得水的流量為V (mL/30 s)，則水的流速(m/s)測得壓降(kPa)，由得由定義，序號(hào)流量/(mL/30s)壓降/kPa流速/(m/s)Re169.55.050.3277236.61379254.93.550.2589266.51089367.84.910.3197241.71345442.42.640.1999332.

18、3841551.03.400.2405295.81012652.03.920.2452328.01032763.94.700.3013260.51268對(duì)層流管道，64/Re，對(duì)關(guān)系1/ Re進(jìn)行線性擬合：可見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性擬合度不高，與理論經(jīng)驗(yàn)公式有一定的差距，同時(shí)有部分?jǐn)?shù)據(jù)的測量可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。6. 孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)C0隨Re變化關(guān)系取水溫T = 34C，查得水的密度= 994.27 kg/m3，粘度= 0.737110-3 Pas。測得水的流量為Q(m3/h)，則水的流速(m/s)測得壓降(kPa)，由得由定義，孔板孔口面積A0 = 4.5210-4 m2，則由孔板流量計(jì)流量計(jì)算公式可

19、得孔流系數(shù)序號(hào)流量/(m3/h)壓降/kPa水溫/C流速/(m/s)ReC015.1928.2633.84.16230.04591179051522.9325.128.233.84.09010.04751158611498.1234.9426.5133.73.96180.04761122261496.6544.724.2234.03.76940.04801067741489.7454.522.134.33.60900.04781022301493.1964.3420.5434.33.48060.0477985951493.7974.0918.1134.53.28010.0474929161499.2183.7315.3334.62.99140.0482847371486.0693.5313.6734.62.83100.0480801941489.33103.1610.9634.72.53430.04817178814