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文檔簡介

流體流淌阻力測定試驗指導(dǎo)書流體流淌阻力的測定一、試驗?zāi)康陌盐諟y定流體流經(jīng)直管、管件和閥門時阻力損失的一般試驗方法。測定直管摩擦系數(shù)λ與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)系,驗證在一般湍流區(qū)內(nèi)λ與Re的關(guān)系曲線。測定流體流經(jīng)管件、閥門時的局部阻力系數(shù)。學(xué)會倒U形壓差計和渦輪番量計的使用方法。識辨組成管路的各種管件、閥門,并了解其作用。二、根本原理流體通過由直管、管件〔如三通和彎頭等〕和閥門等組成的管路系統(tǒng)時,由于粘性剪應(yīng)力和渦流應(yīng)力的存在,要損失肯定的機(jī)械能。流體流經(jīng)直管時所造成機(jī)械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小轉(zhuǎn)變所引起的機(jī)械能損失稱為局部阻力損失。λ的測定流體在水公平徑直管中穩(wěn)定流淌時,阻力損失為:pfhf f

1p2pp

lu2d 2 〔1〕即,

2dp

f 〔2〕式中:λ—直管阻力摩擦系數(shù),無因次;d—直管內(nèi)徑,m;pf—l米直管的壓力降,Pa;hf—l米直管的機(jī)械能損失,J/kg;ρ—流體密度,kg/m3;l—直管長度,m;u—流體在管內(nèi)流淌的平均流速,m/s。滯流(層流)時,64 〔3〕Re式中:Re—雷諾準(zhǔn)數(shù),無因次;μ—流體粘度,kg/(m·s)。

Re

du 〔4〕λ是雷諾準(zhǔn)數(shù)Re和相對粗糙度〔ε/d〕的函數(shù),須由試驗確定。由式〔2〕λl、d,測定pf

、u、ρ、μ等參數(shù)。l、d為裝置參數(shù)〔裝置參數(shù)表格中給出,μ通過測定流體溫度,再查有關(guān)手冊而得,u得到。例如本裝置承受渦輪番量計測流量,V,m3/h。u V (5)p可用UUf當(dāng)承受倒置U型管液柱壓差計時式中:R-水柱高度,m。

p gR (6)f當(dāng)承受U型管液柱壓差計時p gR (7)f 0式中:R-液柱高度,m;-指示液密度,kg/m3。0l、d,指示液密度t(ρ、μ),及試驗時測定的0 0流量V、液柱壓差計的讀數(shù)R,通過式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)Reλ,再將Reλ標(biāo)繪在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上。局部阻力系數(shù)的測定局部阻力損失通常有兩種表示方法,即當(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法。當(dāng)量長度法流體流過某管件或閥門時造成的機(jī)械能損失看作與某一長度為le

的同直徑的管道所產(chǎn)生的機(jī)械能損失相當(dāng),此折合的管道長度稱為當(dāng)量長度,用符號le

表示。這樣,就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失,而且在管路計算時可將管路中的直管長度與管件、閥門的當(dāng)量長度合并在一起計算,則流體在管路中流淌時的總機(jī)械能損失 h 為:fllh eu2f d 2

(8)阻力系數(shù)法流體通過某一管件或閥門時的機(jī)械能損失表示為流體在小管徑內(nèi)流淌時平均動能的某一倍數(shù)部阻力的這種計算方法,稱為阻力系數(shù)法。即:p u2h f

(9)f g 2故 式中:—局部阻力系數(shù),無因次;

2pf

(10)pf

P〔本裝置中,所測得的壓降應(yīng)扣除兩測壓口間直管段的壓降,直管段的壓降由直管阻力試驗結(jié)果求取〕ρ—流體密度,kg/m3;g—重力加速度,9.81m/s2;u—流體在小截面管中的平均流速,m/s。待測的管件和閥門由現(xiàn)場指定。本試驗承受阻力系數(shù)法表示管件或閥門的局部阻力損失。0依據(jù)連接收件或閥門兩端管徑中小管的直徑d,指示液密度,流體溫度t(ρ、μ),00及試驗時測定的流量V、液柱壓差計的讀數(shù)R,通過式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或閥門的局部阻力系數(shù)。三、試驗裝置與流程試驗裝置1所示:圖1 試驗裝置流程示意圖試驗流程試驗對象局部是由貯水箱,離心泵,不同管徑、材質(zhì)的水管,各種閥門、管件,渦輪番量計和倒U型壓差計等所組成的。管路局部有三段并聯(lián)的長直管,分別為用于測定局部阻力系數(shù),光滑管直管(閘閥);光滑管直管阻力的測定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管,而粗糙管直管阻力的測定對象為管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。裝置參數(shù)1所示。1名稱

管內(nèi)徑〔mm〕管路號

測量段長度〔cm〕裝置1 局部阻力光滑管粗糙管

閘閥 1A不銹鋼管 1B鍍鋅鐵管 1C

20.020.021.0

100100100四、試驗步驟泵啟動:首先對水箱進(jìn)展灌水,然后關(guān)閉出口閥,翻開總電源和儀表開關(guān),啟動水泵,待電機(jī)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后,把出口閥緩緩開到最大。試驗管路選擇:選擇試驗管路,把對應(yīng)的進(jìn)口閥翻開,并在出口閥最大開度下,保持全流量流淌5-10min。排氣:在計算機(jī)監(jiān)控界面點擊”引壓室排氣”按鈕,則差壓變送器實現(xiàn)排氣。引壓:翻開對應(yīng)試驗管路的手閥,然后在計算機(jī)監(jiān)控界面點擊該對應(yīng),則差壓變送器檢測該管路壓差。手控狀態(tài),變頻器輸出選擇100,1到4m3/h0.5m3/h左右。每次轉(zhuǎn)變流量,待流淌到達(dá)穩(wěn)定后,登記對應(yīng)的壓差值;自控狀態(tài),流量掌握界面設(shè)定流量值或設(shè)定變頻器輸出值,待流量穩(wěn)定記錄相關(guān)數(shù)據(jù)即可。裝置確定時,依據(jù)P和u的試驗測定值,可計算λ和ξ,在等溫條件下,雷諾數(shù)Re=duρ/μ=Au,其中A為常數(shù),因此只要調(diào)整管路流量,即可得到一系列λ~Re的試驗點,從而繪出λ~Re曲線。試驗完畢:關(guān)閉出口閥,關(guān)閉水泵和儀表電源,清理裝置。五、試驗數(shù)據(jù)處理依據(jù)上述試驗測得的數(shù)據(jù)填寫到下表:試驗日期: 試驗人員: 學(xué)號: 溫度: 裝置號:序流量光滑管mmH2O粗糙管序流量光滑管mmH2O粗糙管mmH2O局部阻力mmH2O號左右壓差左右壓差左右壓差六、試驗報告依據(jù)粗糙管試驗結(jié)果,在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出λ~Re曲線,比照化工原理教材上有關(guān)曲線圖,即可估算出該管的相對粗糙度和確定粗糙度。依據(jù)光滑管試驗結(jié)果,比照柏拉修斯方程,計算其誤差。依據(jù)局部阻力試驗結(jié)果,求出閘閥全開時的平均ξ值。對試驗結(jié)果進(jìn)展分析爭論。七、思

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