化工原理實驗

化工原理實驗第1頁/共13頁二、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械能，這種機械能的消耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力和因流體運動方向改變所引起的局部阻力。1．沿程阻力12阻力損失表現(xiàn)為壓力降低第2頁/共13頁根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有，(1)流體性質(zhì)：密度ρ，粘度μ；(2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度ε；(3)流動條件：流速μ。第3頁/共13頁

組合成如下的無因次式：令則：第4頁/共13頁——壓降Pa hf——直管阻力損失J/kg Hf――直管壓頭損失，mρ——流體密度kg/m3 λ——直管摩擦系數(shù)，無因次l——直管長度m d——直管內(nèi)徑mu——流體流速，由實驗測定m/sλ——稱為直管摩擦系數(shù)。滯流(層流)時，λ＝64／Re；湍流時λ是雷諾準數(shù)Re和相對粗糙度的函數(shù)，須由實驗確定.第5頁/共13頁2．局部阻力阻力系數(shù)法

流體通過某一管件或閥門時的阻力損失用流體在管路小的動能系數(shù)來表示，這種計算局部阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法?；颚巍植孔枇ο禂?shù)，無因次；

u——在小截面管中流體的平均流速，m／s。由于管件兩側(cè)距測壓孔問的直管長度很短．引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計。因此之值可應(yīng)用柏努利方程由差壓計讀數(shù)求取。第6頁/共13頁三、實驗裝置與流程第7頁/共13頁

主要部分由大水箱、離心泵，不同管徑、材質(zhì)的管子，各種閥門或管件，渦輪流量計和倒U型壓差計等組成。第一根為不銹鋼管，其上裝有待測管件(閘閥)，用于局部阻力的測定。第二根為不銹鋼管，第三根為鍍鋅鐵管。分別用于光滑管和粗糙管湍流流體流動阻力的測定。水的流量用裝在管路末端的轉(zhuǎn)子流量計測量，直管段和管件的阻力分別用各自的倒U形壓差計測量。第8頁/共13頁四、實驗步驟及注意事項1．首先先打開進口閥，出口閥，對水泵進行灌水，并正確啟動水泵，然后把泵的出口閥開到最大。2．緩緩關(guān)閉出口閥，做好倒U型壓差計的排氣和調(diào)零準備工作，使壓差計兩端在帶壓且零流量時的液位高度一致。3．當(dāng)裝置確定后，根據(jù)和u的實驗測定值，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)節(jié)流量即調(diào)節(jié)出口閥，可得一系列λ～Re的實驗點，繪出λ～Re曲線。第9頁/共13頁4．實驗時，緩緩開啟出口閥門，調(diào)節(jié)流量，讓流量從0.6到1.7m3/h范圍內(nèi)變化，每次實驗變化0.1m3/h左右。每次改變流量后，等液位穩(wěn)定后，分別記下壓差計左右兩管的液位高度，兩高度相減的絕對值即為該流量下的差壓。這樣每改變一次流量分別從左到右記錄粗糙管壓差、光滑管壓差和局部阻力壓差。注意正確讀取不同流量下的測取壓差和流量等有關(guān)參數(shù)。5．實驗結(jié)束，正確停止水泵的運轉(zhuǎn)，關(guān)閉出口閥。第10頁/共13頁五、實驗報告1．根據(jù)粗糙管實驗結(jié)果，在雙對數(shù)坐標紙上標繪出λ～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ξ值。

3．對實驗結(jié)果進行分析討論。第11頁/共13頁六、思考題1．在對裝置做排氣工作時，是否一定要關(guān)閉流程尾部的流量調(diào)節(jié)閥?為什么?2．如何檢驗測試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈?3．以水做介質(zhì)所測得的λ～Re關(guān)系能否適用于其它流