阻力系數(shù)的測定

阻力系數(shù)的測定一、實驗?zāi)康?.掌握管道摩擦阻力系數(shù)的測定方法，2.尋找阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系。二、實驗原理1.流體流動的阻力及阻力系數(shù)由于流體粘性的存在，流體在流動的過程中會發(fā)生流體間的摩擦，從而導(dǎo)致阻力損失。層流時阻力損失的計算式是由理論推導(dǎo)得到的；湍流時由于情況復(fù)雜得多，未能得出理論式，但可以通過實驗研究，獲得經(jīng)驗的計算式。根據(jù)管路差異和實驗研究犯法的不同，通常將阻力損失分為兩類：流體通過直觀的阻力稱為直管阻力（或沿程阻力），流體流過管件（彎頭、三通等）和閥門等的阻力稱為局部阻力。通過因此分析，可將二者表示為：直管）f 2g（局部）總阻力就是二者之和。在上面的式子中，九稱作直管阻力系數(shù)，匚稱為局部阻力系數(shù)。在計算流體流動阻力時，必須先計算阻力系數(shù)。通過大量的實驗證明，阻力系數(shù)與利諾準(zhǔn)數(shù)和管路的相對粗糙度（￡/d）有關(guān)，即：九（或匚）=f（如,匚）卩d對于特定的管道，阻力系數(shù)僅與流體的流動型態(tài)，即雷諾準(zhǔn)數(shù)有關(guān)。測定不同流量下的阻力系數(shù)以及雷諾準(zhǔn)數(shù)，通過做圖或擬合，即可找到阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系。2.阻力系數(shù)的測定原理pu2pu2i+iPg 2g二z+P2+U+H2 Pg 2gf對于水平管道，當(dāng)管徑不變，且無外加能量，即：H=0z二zu=ue,12,12則有二AR又阻力損失可表示為：直管）局部）因此2gARdlu2：二2?ARu2上述各式中：九一直管阻力系數(shù)匚一局部阻力系數(shù)AR一壓力計內(nèi)指示液高度差，m液柱。若指示液與流體不同，須對AR進(jìn)行換算。d—管徑1—管長u—流速，m/s,其值為流量除以管道截面積，即V—流量，m3/ss、實驗流程總管放氣閥i3 I—-鍛度計疣星計放氣閥引水閥控制閥蟲真空表-o壓力表I總管放氣閥i3 I—-鍛度計疣星計放氣閥引水閥控制閥蟲真空表-o壓力表I球閥水閥三、實驗方法1.準(zhǔn)備工作在實驗開始前，先向水槽中注入三分之二容積的清潔水，然后關(guān)閉除Dg25內(nèi)螺紋截止閥以外的所有閥門。檢查各個壓差計的接頭是否牢固、嚴(yán)密；小旋塞的轉(zhuǎn)動是否靈活。2.操作步驟（1） 關(guān)閉控制閥，2個光滑管引壓閥，關(guān)閉其余引壓閥，啟動泵。（2） 系統(tǒng)排氣總管排氣：先將控制閥開足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走，然后打開總管排氣閥，開足后再關(guān)閉，重復(fù)三遍。引壓管排氣：每次測直管阻力或測局部阻力時，打開相應(yīng)的引壓管放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。壓差計排氣：依次分別打開放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。（3） 檢驗排氣是否徹底是將控制閥開至最大，再關(guān)至為零，看壓差變送器計讀數(shù)，若前后讀數(shù)相等，則判斷系統(tǒng)排氣徹底；若前后讀數(shù)不等，則重復(fù)上述（2）步驟。由于系統(tǒng)的流量計量采用渦輪流量計，其小流量受到結(jié)構(gòu)的限制，因此，從大流量做起，實驗數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確。（4） 實驗布點由于Re在充分湍流區(qū)時，入?Re的關(guān)系是水平線，所以在大流量時少布點，而Re在比較

小時，入?Re的關(guān)系是曲線，所以小流量時多布點。先將控制閥開至最大，讀取流量顯示儀讀數(shù)F大，然后關(guān)至壓差顯示值約0.3Kpa時，再讀取流量顯示儀讀數(shù)F小，在F小和F大二個讀數(shù)大小小大之間布14?16個點。實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵，上及數(shù)據(jù)處理。3.注意事項實驗過程中，循環(huán)水始終保持清潔，注意不要將雜物掉入水槽中。開泵前檢查水泵能否轉(zhuǎn)動，開泵后注意觀察泵出口壓力表指針是否升起?泵的運轉(zhuǎn)是否正常?否則，應(yīng)停泵檢查。開泵和停泵前均應(yīng)先關(guān)閉泵出口調(diào)節(jié)閥，開啟閥門時操作應(yīng)緩慢，防止大起大落，以免影響測量結(jié)果和沖跑水銀。在該裝置上進(jìn)行的實驗要在多人合作下才能完成，因此，人人必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，堅守崗位，以免個人失誤影響全組實驗的順利進(jìn)行。四、思考題1．為什么要測定阻力系數(shù)？2．實驗中應(yīng)注意哪些事項？流體流動阻力測定》實驗數(shù)據(jù)計算機(jī)處理表一實驗原始數(shù)據(jù)記錄流量計示值直管阻力閥門阻力Qv左右R1左右R218123.8116.2142.4039.4110.6478.76426874.0995.9321.8338.2471.8376.4136004.2915.7311.447.4512.6114.8444904.5235.5311.0086.6613.4343.22754024.6725.3620.696.1423.9322.2163544.7625.3110.5495.8924.1991.69372974.8125.2430.4315.6514.4321.21982084.9115.1480.2375.3434.7430.6表二實驗數(shù)據(jù)計算處理R修正值/KPa1u/m?s-i入ReR修正值/KPa2§30.3377.2360.012162072.44.3090.88923.1416.1220.013137122.93.1520.90818.1795.3470.013119758.02.3800.89912.7264.3670.01497802.31.5870.8998.7113.5820.01480237.81.0870.9156.9313.1550.01570657.20.8320.9045.4412.6470.01659280.20.5990.924

2.9921.854阻力系數(shù)聳）的平均值0.01841516.10.2950.9280.908表三實驗處理中的相關(guān)常數(shù)項實驗L（管長） d（直管）d（閥門）儀器常數(shù)水溫t/°C裝置2m0.021m0.032m324.15次/升23.1P(Hg)/Kg?m-313600常數(shù)g/m?s-2其它P(水)/Kg?m-3998.29.81參數(shù)M(水)/Pa?