化工原理流體阻力試驗課件

1、化工原理實驗流體阻力實驗制作：謝少雄一、實驗?zāi)康?、認(rèn)識組成管路的各種管件、閥件，并了解其作用。2、測定流體流經(jīng)直管的阻力，求出直管摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)系，將所得的Re方程與公認(rèn)經(jīng)驗關(guān)系比較。3、測定流體流經(jīng)閘閥或某一管件時的局部阻力系數(shù)。4、學(xué)會壓差計和流量計的使用方法二、基本原理 流體在管內(nèi)流動時，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地要消耗一定的機(jī)械能，這種機(jī)械能的消耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力和因流體運(yùn)動方向改變所引起的局部阻力。1、沿程阻力 影響阻力損失的因素很多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實驗研究其規(guī)律。為了簡化實驗，并使實驗結(jié)果具有普遍意義，必須

2、采用因次分析方法將各變量綜合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有，(1)流體性質(zhì)：密度，粘度；(2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度；(3)流動條件：流速u。 相對粗糙管子長徑比從而得到 引入無因次數(shù)群 則可得摩擦阻力系數(shù)與壓頭損失之間的關(guān)系，這種關(guān)系可用實驗方法直接測定式中： 直管阻力 被測管長 d 被測管內(nèi)徑 u 平均流速 摩擦阻力系數(shù)式中： 直管阻力 被測管長 d 被測管內(nèi)徑 u 平均流速 摩擦阻力系數(shù) 當(dāng)流體在圓管中流動時，選兩截面，測其間靜壓強(qiáng)差，即兩截面流動阻力。找出靜壓差和 的關(guān)系式，即可求出 。改變流速得出不同Re數(shù)的 ，即得出一相對粗糙度時 的關(guān)系。 2

3、.局部阻力 式中： 稱為局部阻力系數(shù)，它與所流過的管件的幾何形狀及流體的 數(shù)有關(guān)，當(dāng) 數(shù)大到一定值后則 與 數(shù)無關(guān)，成為定值。 流體在流過突然擴(kuò)大,彎頭等管件時,由于運(yùn)動的速度和方向突然變化,產(chǎn)生局部阻力,影響阻力的因素較多。三、裝置和流程實驗裝置如下圖所示。被測直管段：光滑管:管徑d0.008(m)管長L1.71(m)材料：不銹鋼粗糙管:管徑d0.01(m)管長L1.71(m)材料：不銹鋼1:水箱:2:水泵;3:入口真空表;4:出口壓力表;5,16:緩沖罐:6,14測局部阻力近端閥;7,15:測局部阻力遠(yuǎn)端閥;8,17:粗糙管測壓閥;9,21:光滑管測壓閥;10:局部阻力閥;11:文丘里流量

4、計;12:壓力傳感器;13:渦流流量計;18:閥門;18光滑管閥;20:粗糙管閥;22:小流量計;23:大流量計;24閥門25:水箱放水閥;26:倒U型管放空閥;27:倒U型管;28,30:倒U型管排水閥;29,31:倒U型管平衡閥四、實驗方法 1、向儲水槽內(nèi)注水，直到水滿為止。 2、先接電預(yù)熱1015分鐘，然后啟動泵進(jìn)行實驗。 3、光滑管阻力測定： （1）關(guān)閉粗糙管閥，將光滑管閥全開，在流量為零條件下，打開通向倒置U型管的進(jìn)水閥，檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡，需要進(jìn)行趕氣泡操作。 趕氣泡的方法：將流量調(diào)至較大，排出導(dǎo)壓管內(nèi)的氣泡，直至排凈

5、為止。 （2）實驗裝置兩個轉(zhuǎn)子流量計并聯(lián)連接，根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計測量流量。 （3）差壓變送器與倒置U型管也是并聯(lián)連接，用于測量直管段的壓差，小流量時用倒置型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應(yīng)在最大流量和最小流量之間進(jìn)行實驗，一般測取1520組數(shù)據(jù)。只要調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，可得一系列Re的實驗點，繪出Re曲線。 4、粗糙管阻力測定： 關(guān)閉光滑管閥，將粗糙管閥全開，從小流量到最大流量，測取1520組數(shù)據(jù)。 5、測取水箱水溫。待數(shù)據(jù)測量完畢，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵。五、操作要點 1、檢查應(yīng)開應(yīng)關(guān)的閥門，以防液體竄漏，影響流量和壓差的測量。 2、啟動離心泵前要關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥，待正常轉(zhuǎn)動后才緩慢打開調(diào)節(jié)閥。 3、正常供水后，進(jìn)行管道、引壓管和壓差計的排氣工作。 4、每次改變流量后，須待流動達(dá)到定態(tài)后才測取數(shù)據(jù)。 5、實驗前應(yīng)確定實驗范圍，測量點數(shù)并合理布點。六、實驗結(jié)果及分析 1、根據(jù)光滑管和粗糙管實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出Re曲線，對照化工原理教材上有關(guān)圖形，即可估出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。 2、根據(jù)局部阻力實驗結(jié)果，求出閘閥全開時的平均值。 3、對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論。 七、思考題 1、為什么本實驗結(jié)果不整理成單位管長壓頭損失與流速u之間的關(guān)系？而整理成Re關(guān)系，有什么好處？ 2、以水做介質(zhì)所測得的R