流体流动阻力的测定
流体阻力实验
流体流动阻力的测定
实验报告
班级：化工1302
姓名：***
学号：**********
完成日期：2015-11-12
流体流体阻力的测定
一、 实验目的及任务
① 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
② 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ξ。 ③ 测定层流管的摩擦阻力。
④ 验证在湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。 ⑤ 将所得的光滑管的λ-Re 与Blasius 方程相比较。
二、 基本原理
1. 直管摩擦阻力
不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸，以及流动状态有关，可表示为：
Δp =f (d,l,u,p,μ,ε)
引入无量纲数:
雷诺数 Re d u
ρμ
=
相对粗糙度
d ε
管子长径比 l
d
从而得到： 2
(,,)p du l
u d d
ρερμ∆=ψ 令(Re,/)d λε=Φ
2(Re,)2p
l u d d ερ∆=Φ 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
22
f p
l u H d λρ∆==⨯———————————（1）
式中f H ----直管阻力，/J kg ； l ----被测管长，m ；
d ----被测管内径，m ； u ----平均流速，/m s ；
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告摘要：
通过测算不同流速和管道直径下流体的流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。实验的结果表明，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比，结果与理论计算值基本吻合。
一、实验原理
在流体力学中，我们研究流体在管道中的运动和分布。不同形状、不同截面的管道中，流体的流动速度和压强是不同的，流体的动能和势能也会随着时间和位置的变化而发生变化。在流体流动中，管道内壁与流体的相互作用形成一定的阻力，这种阻力称为流体流动阻力。
实验中，我们设计了一套管道流体流动测量装置，通过测算流体在不同流速和管道直径下流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。
二、实验步骤
1. 准备工作：将实验装置安装好，并连接好各个部件。
2. 流量测定：打开水泵，将水流导向流量计中，通过观察流量计中的示数，测定流体的流量。
3. 压降测定：利用几何水平仪测定与水平面夹角，计算出流体在管道中的压降。
4. 流速测定：通过测算流量和管道截面积，计算出流体的平均流速。
5. 重复实验：重复以上测定步骤，测定不同流速和管道直径下的流量和压降数据，以确定流体流动阻力与流速和管道直径的关系。
6. 数据处理：根据实验数据计算出流体流动阻力公式，并与理论计算值对比。
三、实验结果与分析
1. 流量与管道直径的关系
通过实验测定，流量与管道直径的平方成正比。实验数据如下：流量 Q (m3/h) 1 2 3 4 5
直径 D (cm) 1 1.5 2 2.5 3
流动阻力的测定实验报告
流动阻力的测定实验报告化学工程与
工艺专业
化工原理实验报告
姓名
学院
专业班级
学号
指导教师
实验日期评定成绩：
评阅人：
流体流动阻力的测定实验报告
一、实验目的
（1）学习直管摩擦阻力Ap、直管摩擦系数大的测量方法。
（2）测定不同直管摩擦系数人与雷诺数Re之间的关系。
（3）测定弯头等局部阻力系数C与雷诺数Re之间的关系。
（4）掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验基本原理
（一）流动阻力的测定
流体在管内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，必然引起能量损耗。这种损耗包括流体流经管道的直管阻力和流经管件阀门等的局部阻力。
1.直管阻力摩擦系数的测定
流体在圆形直管内流动的阻力损失hf为：
-.2△pI匕
hf=—= A —
P d 2
、2Apd
A = y
Ipu乙
由式（1）可知，欲测定入，需知道1、d,测定等。与因实验装置而异，由现场实测。1为两测压点的距离，欲测定，只需测量液体的温度，再查有关手册。欲测定U,需先测定流量，再由管径计算流速。
2.局部阻力系数的测定
流体流经管件的阻力损失为：
.2
C =Ap 9(2)pu£
待测的阀门或弯头，由现场指定。
(二)流量计校正
流量测量中，广泛采用孔板流量计和文丘里流量计。这两种流量计由孔板与U型管压差计组成。
当流体以一定流速通过孔板时，由于流道截面缩小，流速增大，而使孔板前后产生一定压差。流体的体积流量与压差的关系如下式所示：
即竿(3)
V=CoA [2
流量系数Co与流量计的结构参数(do/D)有关，与流体的流动状况Re有关。通过实验确定Co与Re的关系曲线，称为流量计校正。本实验是以水为工作流体，测定在一定范围内的Co〜Re曲线。
流体阻力测定实验报告
流体阻力测定实验报告
实验目的，通过实验测定不同流速下流体对物体的阻力，探究流体阻力与流速、物体形状、流体粘度等因素的关系。
实验仪器，流体实验装置、流速计、物体模型。
实验原理，当物体在流体中运动时，流体对物体的阻力与流速、物体形状、流
体密度、流体粘度等因素有关。根据液体静力学原理，流体对物体的阻力与流速成正比，与物体形状、流体密度和粘度有关。
实验步骤：
1. 将流速计安装在流体实验装置上，调节流速计至所需的流速。
2. 将物体模型放入流体实验装置中，使其在流体中运动。
3. 测定不同流速下物体受到的阻力，并记录实验数据。
实验数据处理：
根据实验数据，绘制流速与阻力的关系曲线，分析不同流速下物体受到的阻力
变化情况。通过实验数据分析，得出流体阻力与流速成正比的结论，并探讨流体阻力与物体形状、流体粘度等因素的关系。
实验结果分析：
实验结果表明，在相同流速下，不同形状的物体受到的阻力不同。流体阻力与
物体形状有一定的关系，表现为不同形状的物体在同一流速下受到的阻力不同。此外，流体的粘度也会影响物体受到的阻力，粘度越大，阻力也越大。
结论，流体阻力与流速成正比，与物体形状、流体粘度等因素有关。在实际应
用中，需根据具体情况选择合适的物体形状和流速，以降低流体对物体的阻力，提高流体运动效率。
实验总结，通过本次实验，我们深入了解了流体阻力的测定方法和影响因素，对流体力学有了更深入的理解。在今后的工程实践中，将更加注重流体阻力的研究和应用，为工程设计和生产提供更加科学的依据。
通过本次实验，我们不仅掌握了流体阻力测定的方法，还对流体阻力与流速、物体形状、流体粘度等因素的关系有了更深入的认识。这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的指导意义。希望通过今后的实践和研究，能够进一步完善流体阻力的理论体系，为工程实践和科学研究提供更加可靠的理论基础。
化工原理实验—流体流动阻力测定实验
化工原理实验报告—流体流动阻力测定实验
班级： 031112班
小组：第六组
指导老师：刘慧仙
组长：陈名
组员：魏建武曹然
实验时间： 2013年10月18日
目录
一、实验内容 (1)
二、实验目的 (1)
三、实验基本原理 (1)
1.直管阻力 (1)
2.局部阻力 (3)
四、实验设计 (3)
1.实验方案 (3)
2.测试点及测试方法 (3)
原始数据 (3)
测试点 (4)
测试方法 (4)
3.控制点及调节方法 (4)
4.实验装置和流程设计 (4)
主要设备和部件 (4)
实验装置流程图 (4)
五、实验操作要点 (5)
六、实验数据处理和结果讨论分析 (6)
实验数据处理 (6)
1.实验数据记录表 (6)
2.流体直管阻力测定实验数据整理表 (7)
3.流体局部阻力测定实验数据整理表 (8)
4.计算示例。 (9)
结果讨论分析 (10)
七、思考题 (11)
实验一流体流动阻力的测定实验
一、实验内容
1.测定流体在特定材质和的直管中流动时的阻力摩擦系数，并确定和之间的关系。
2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。
二、实验目的
1.了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌握测定流体阻力的实验方法。
2.测定流体流径直管的摩擦阻力和流经管件或局部阻力，确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。
3.熟悉压差计和流量计的使用方法。
4.认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用。
三、实验基本原理
流体管路是由直管、管件（如三通、肘管、弯头）、阀门等部件组成。流体在管路中流动时，由于黏性剪应力和涡流的作用，不可避免地要消耗一定的机械能，流体在直管中流动的机械能损失为直管阻力；而流体通过阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力。在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告
实验报告：流体流动阻力的测定
摘要：
本实验通过测量流体在管道中的压降，来确定流体流动阻力的大小。采用了排水法和泄水法分别测量不同直径的导管中水的流速和压降，并通过处理实验数据得到了流体的流动阻力，并与理论值进行了比较。
引言：
液体或气体在管道中流动时会遇到一定的阻碍力，即流动阻力。流动阻力的大小与管道直径、流速、流体性质等因素有关，因此需要进行实验测定。
实验仪器和材料：
1. 导管：直径分别为2cm、4cm、6cm的塑料导管。
2.水泵：用于提供水流。
3.节流装置：用于调节水流量。
4.U型水银压力计：用于测量压降。
5.超声波流速仪：用于测量流速。
6.计时器：用于计时。
7.温度计：用于测量流体温度。
实验步骤：
1. 将2cm直径的导管连接至水泵和节流装置，并调节节流装置使水
流量适中。
2.打开水泵，使水开始流动，打开计时器记录时间。
3.使用超声波流速仪测量水在导管中的流速，并记录测量值。
4.同时使用U型水银压力计测量水在导管两端的压降，并记录测量值。
5.根据实验数据计算流体的流动阻力，并记录结果。
6. 重复以上步骤，分别对4cm、6cm直径的导管进行实验测量。
实验数据与结果：
对于2cm直径的导管，测得的流速为0.032m/s，压降为2cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.053Pa·s/m^3
对于4cm直径的导管，测得的流速为0.024m/s，压降为4cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.083Pa·s/m^3
对于6cm直径的导管，测得的流速为0.018m/s，压降为6cm水柱。
流体流动阻力的测定
流体流动阻力的测定
一、实验流程
实验装置流程如图1所示，装置图如图2所示。压差的测量采用压差传感器或U 型压差计，流量的测量采用涡轮流量计。直管两测压点之间的距离为3m ，光滑管内径为28 mm ，粗糙管内径为26.6 mm ，局部阻力管段内径为32mm 。
图1流体流动阻力测定实验流程图
图2流体流动阻力测定实验装置图
二、实验内容
（1）测定流体在不同材质和d 的直管中流动时的阻力摩擦系数λ，在双对数坐标纸
绘出λ和R e 之间的关系；
（2）测定流体通过阀门或90º弯头时的局部阻力系数。
三、实验步骤
1. 关闭控制阀，打开光滑管管路上2 个压差变送器的平衡阀，打开光滑管引压阀、光滑管切换阀、弯头引压阀，关闭其它所有阀，打开引水阀，灌泵，放气，然后关闭。
2. 启动泵，系统排气。
(1)总管排气：先将控制阀开至最大然后再关闭，重复三次，目的为了使总管中的大部
分气体被排走，然后打开总管排气阀，开至最大后再关闭，重复三遍。
(2)引压管排气：依次对4个放气阀进行排气，将阀门开、关重复三次。
(3)压差计排气：关闭2个平衡阀，重复上述（2）步骤。
3. 将控制阀开至最大，读取流量显示仪读数Q max，然后关至压差显示值约为0.2Kpa～
0.3Kpa时，再读取流量显示仪读数Q min，在Q min和Q max二个读数之间布15个点，读
取数据。
4.关闭光滑管切换阀。打开粗糙管管路上2 个压差变送器的平衡阀，打开粗糙管引压
阀、粗糙管切换阀、阀门引压阀。
5.粗糙管系统排气步骤同2的（2）、（3）。
6.粗糙管系统流动阻力的测定同光滑管，重复步骤3。
流动阻力的测定实验报告
流动阻力的测定实验报告
引言
流动阻力是指液体或气体通过管道或其他流动介质时所受到的阻碍力。测定流动阻力的实验是为了研究流体运动性质和流体力学规律的一种重要手段。本实验旨在通过实际测定流动阻力的大小和相关参数，探讨流体在不同条件下的流动特性。
实验目的
1.理解流动阻力的概念及其实验测量方法；
2.测定流动阻力与流速、管道直径和密度等因素之间的关系；
3.掌握流体流速的测量方法；
实验仪器和材料
•精密流量计
•水泵
•管道（直径可调）
•流速计
•温度计
•容器
•进水管和排水管道
实验原理
流动阻力可以用流体受到的摩擦力进行描述。在运动状态下，流体分子之间的相互作用力会导致流速的减小，从而产生阻力。实验中，我们使用流速计测量流速，并通过压力差计算阻力，得到流动阻力与流速、管道直径和密度之间的关系。
实验步骤
1.设置实验装置：将水泵接通电源，打开流速计和精密流量计，将进水管和排
水管道连接好；
2.调整流量：通过控制水泵的流量，使流速和流量保持恒定；
3.测量流速和压力差：使用流速计测量流速，利用压力计测量进口和出口处的
压力差；
4.记录数据：记录测量到的流速、压力差以及其他相关数据；
5.更改管道直径：更换管道，按照以上步骤重新测量流速和压力差，记录数据；
6.温度调节：通过调节水温，改变水的密度，重新测量流速和压力差，记录数
据；
7.分析数据：根据测量数据，绘制流动阻力与流速、管道直径和密度的关系图
表；
8.撰写实验报告。
结果与讨论
根据实验测量数据，我们得到了流动阻力与流速、管道直径和密度之间的关系。通过分析数据，我们发现流动阻力与流速呈线性关系，与管道直径成反比，与密度呈正比。这符合流体力学的基本规律，即流动阻力与流速成正比，与管道直径和密度呈反比。
流体流动阻力的测定
管径 d=0.021m 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电机功率(kW) 0.74 0.76 0.76 0.76 0.77 0.77 0.77 0.78 0.80 0.82
管长 l=1.5m
3
流量(m /h) 0.59 0.74 0.99 1.21 1.48 1.59 1.79 1.99 2.31 2.74
名称 泵入口压力 泵电机功率 泵出口压力 涡轮流量 水温度 压降 管路或管件的引压 点
传感元件及仪表参 数 压阻式 功率传感器 压阻式 涡轮流量计 Pt100 WNK1151 传感器
显示仪表 AI-708ES AI-708ES AI-708ES AI-708EYS AI-708ES AI-708ES
粗糙管 平均水温 t 水=28.1℃ 序号 1 2 3 4 5 6 电机功率(kW) 0.75 0.75 0.77 0.77 0.78 0.79 查表：ρ=996.204kg/m 管径 d=0.023m 流量(m /h) 0.49 0.79 1.07 1.35 1.63 1.95
流体流动阻力实验报告
流体流动阻力实验报告
一、实验目的。
本实验旨在通过测量不同流速下流体通过不同形状截面管道时的流动阻力，探究流体流动阻力与流速、管道形状的关系，从而加深对流体力学的理解。
二、实验原理。
1. 流体流动阻力。
当流体通过管道流动时，由于管壁的摩擦力和管道内部的涡流等原因，会产生一定的阻力，称为流体流动阻力。
2. 流体流动阻力系数。
流体流动阻力系数与流速、管道形状等因素有关，通常用Reynolds数来表征，即Re=ρVD/μ，其中ρ为流体密度，V为流速，D为管道直径，μ为流体粘度。不同形状的管道在不同流速下，其流动阻力系数也会有所不同。
三、实验装置。
1. 实验装置包括流速测量装置、管道系统、压力传感器、数据采集系统等。
2. 流速测量装置采用激光多普勒测速仪，能够准确测量流体通过管道的流速。
3. 管道系统包括不同形状截面的管道，用于测量不同形状管道的流动阻力。
四、实验步骤。
1. 将不同形状截面的管道依次连接到流速测量装置上，并通过数据采集系统记录流体通过管道的流速。
2. 调节流速测量装置，分别测量不同流速下流体通过不同形状管道的流速和压力。
3. 根据测得的数据，计算流体流动阻力系数，并绘制流速与流动阻力的关系曲线。
五、实验结果与分析。
1. 通过实验测得不同形状管道在不同流速下的流动阻力系数，发现在相同流速下，不同形状管道的流动阻力系数存在明显差异。
2. 经过分析发现，流体流动阻力系数与管道形状、流速等因素密切相关，其中流速对流动阻力系数的影响较大。
3. 实验结果与理论分析基本吻合，验证了流体流动阻力与流速、管道形状的关系。
三、流体流动阻力测定实验
化工原理实验报告
实验名称：流体流动阻力测定实验
学院：化学工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：
姓名：学号：
指导教师：
日期：
一、 实验目的
1、掌握流体经直管和管阀件时阻力损失的测定方法。通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2、测定直管摩擦系数λ于雷诺准数Re 的关系。
3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。
4、学会压差计和流量计的适用方法。
5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。
二、实验原理
流体在管内流动时，犹豫粘性剪应力和涡流的存在，不可避免得要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起局部阻力。 1、沿程阻力
影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须
通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (a)流体性质：密度ρ、粘度μ；(b)管路的几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε； (c)流动条件：流速μ。 可表示为：
式中，λ称为摩擦系数。层流 (滞流)时，λ＝64／Re ；湍流时λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度的函数，须由实验确定 2、局部阻力
局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1)、当量长度法
流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le 表示。
则流体在管路中流动时的总阻力损失 为
流体流动阻力的测定
实验一 流体流动阻力的测定
一、实验目的
1、学习直管摩擦阻力ΔP f ，直管摩擦系数λ的测定方法
2、掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间关系的测定方法及其变化规律
3、学会压差变送器和流量计的安装及使用方法。
4、识别组成管路中各个管件，阀门并了解其作用。
二、 实验内容
1、测定水在不同流量下，流过一段等直径水平管的流动阻力和直管摩擦系数。
2、测定不同流量下，流体经阀门或90°弯管时的流动阻力系数，检查数据的重复性。
三、基本原理
由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。其研究的基本步骤如下：
①寻找影响过程的主要因素
对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失h f 与诸多影响因素的关系式应为：
h f =f(d,u,ρ,μ,l ,ε) (1) ②、因次分析法规划实验
当一个过程受多个变量影响时，通常用网络法通过实验以寻找自变量与因变量的关系，以（1）式为例，若每个自变量的数值变化10次，测取h f
的值而其他自变量保持不变，6个自变量，实验次数将达106
。为了减少实验工作量，需要在实验前进行规划，以尽可能减少实验次数。因次分析法是通过将变量组合成无因次数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。 通过因次分析法可以将对（1）式的研究转变成对以下（2）式的4个无因次数之间的关系的研究。 即：
化工原理实验~流体流动阻力的测定
化工原理实验
实验名称：流体流动阻力的测定
实验目的：
1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。
4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。
实验器材：
流体阻力实验装置一套
实验原理：
1、直管摩擦阻力
不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然
变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简
化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为
△P=f (d, l, u,ρ,μ,ε)
引入下列无量纲数群。
雷诺数Re=duρ/μ
相对粗糙度ε/ d
管子长径比l / d
从而得到
△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/ d，l / d)
令λ=φ（Re，ε/ d）
△P/ρ=（l / d）φ（Re，ε/ d）u2/2
可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。
h f=△P/ρ=λ（l / d）u2/2
——直管阻力，J/kg
式中，h
f
l——被测管长，m
d——被测管内径，m
u——平均流速，m/s
λ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告实验报告名称：流体流动阻力的测定
一、实验目的
本实验旨在通过实验测定流体的流动阻力，理解流体流动的基本原理，掌握流体流动阻力的计算方法，提高实验操作和数据处理能力。
二、实验原理
在流体流动过程中，由于流体的粘滞性，会产生流动阻力。流动阻力与流体的性质、管道的几何尺寸和流速等因素有关。根据伯努利方程，流体的能量守恒，但在流动过程中会存在压力损失，这种压力损失即为流动阻力。流动阻力的大小可以通过测定管道两端的压力差来计算。
三、实验步骤
1.实验准备：准备实验器材，包括水、测压计、管道、阀门、流量计等。
2.开始实验：开启水源，调节流量，打开测压计，记录初始数据。
3.改变流量：通过调节阀门改变流量，记录每次改变流量后测压计的数据。
4.结束实验：关闭水源，整理实验数据。
四、数据分析
表1 测压计数据记录表
根据实验数据，我们发现随着流量的增加，测压计的压力差也在增加。这说明流速越大，流动阻力也越大。同时，我们可以通过计算得到每个流量下的阻力值。将数据绘制成图表可以更直观地观察阻力与流量之间的关系。通过线性拟合可以找到阻力与流量之间的定量关系。这将为我们后续的流体流动分析提供重要依据。
五、实验结论
本实验通过测定不同流量下管道两端的压力差，成功地测得了流体的流动阻力。实验结果表明，随着流量的增加，流动阻力也相应增加。这说明流速是影响流动阻力的一个重要因素。此外，本实验还初步探讨了流动阻力与流量之间的关系，为今后更深入的流体流动研究奠定了基础。
本实验不仅提高了我们的实验操作能力，还强化了我们对于流体流动基本原理的理解。通过数据处理和图表分析，我们能够更准确地把握流动阻力的变化规律，为实际生产过程中的流体输送和分配提供了重要参考依据。
化工原理实验报告-流体流动阻力的测定
实验一流体流动阻力的测定
一、实验目的
1、掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。
2、测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。
3、测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。
4、识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
二、实验装置
实验装置如下图所示：
1、水箱
2、离心泵
3、压差传感器
4、温度计
5、涡轮流量计
6、流量计
7、转子流量计
8、转子流量计
9、压差传感器10、压差传感器11、压差传感器12、粗糙管实验段13、光滑管实验段14、层流管实验段15、压差传感器16、压差传感器17、阐阀18、截止阀
图1 实验装置流程图
装置参数：
名称材质管内径/mm 测量段长度/mm
三、实验原理
1、直管阻力摩擦系数λ的测定
流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：
212
2
f
f p p p l u h d λρ
ρ
∆-=
=
= ⑴
即 2
2f
d p lu
λρ∆=
⑵
Re du ρμ
=
⑶
采用涡轮流量计测流量V
2
900V
u d
π=
⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。
根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。
2、局部阻力系数ζ的测定
流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。即：
'2
'2f
f
p u h g g
ζ
ρ∆== ⑸ 故 '2
2f
p u ζρ∆=
⑹
根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。
流体流动阻力的测定(化工原理实验报告)
北 京 化 工 大 学
实 验 报 告
课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2008.10.29 班 级： 化工0602 姓 名：许兵兵
学 号： 200611048 同 组 人 ：汤全鑫 阮大江 阳笑天
流体流动阻力的测定
摘要
● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。 ● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。 ● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。 ● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。
关键词
流体流动阻力 雷诺数 阻力系数 实验数据 Matlab
一、实验目的
1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法；
2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ；
3、测定层流管的摩擦阻力
4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系
5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。
二、实验原理
不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群
雷 诺 数：
μρ
du =
Re
相对粗糙度： d ε
管路长径比： d l
可导出：
2)(Re,2u d d l p
⋅⋅=∆εφρ
这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系：
22u d l p
H f ⋅
⋅=∆=λρ
因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。
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流体流动阻力的测定
一、实验目的
1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。
2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4．学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
二、
流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。
1．直管阻力摩擦系数λ的测定
流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 2
2
2
1u d l p p p h f
f λρ
ρ
=-=
∆=
（1）
即， 2
2lu p d f
ρλ∆=
（2）
式中： λ —直管阻力摩擦系数，无因次；
d —直管内径，m ；
f p ∆—流体流经l 米直管的压力降，Pa ；
f h —单位质量流体流经l 米直管的机械能损失，J/k
g ；
ρ —流体密度，kg/m 3；
l —直管长度，m ；
u —流体在管内流动的平均流速，m/s 。
滞流(层流)时，
Re
64
=
λ （3）
μ
ρ
du =
Re （4）
式中：Re —雷诺准数，无因次；
μ —流体粘度，kg/(m·s)。
湍流时λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度（ε/d ）的函数，须由实验确定。
由式（2）可知，欲测定λ，需确定l 、d ，测定f p ∆、u 、ρ、μ等参数。 l 、d 为装置参数（装置参数表格中给出）， ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径计算得到。
例如本装置采用涡轮流量计测流量，V ，m 3/h 。 2
900d V
u π=
(5)
f p ∆可用U 型管、倒置U 型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二
次仪表显示。
（1）当采用倒置U 型管液柱压差计时
gR p f ρ∆= (6)
式中：R －水柱高度，m 。
（2）当采用U 型管液柱压差计时
()gR
p f ρρ∆-=0
(7)
式中：R －液柱高度，m ；
0ρ－指示液密度，kg/m 3。
根据实验装置结构参数l 、d ，指示液密度0ρ，流体温度t 0(查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V 、液柱压差计的读数R ，通过式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。
2．局部阻力系数ξ 的测定
局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1) 当量长度法
流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为e l 的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号e l 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，则流体在管路中流动时的总机械能损失
∑f
h
为：
22
u d l l h e f ∑∑+=λ (8)
(2) 阻力系数法
流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：
2
2u g p h f
f ξρ='∆=' (9)
故 2
2gu
p f
ρξ'∆=
(10)
式中：ξ —局部阻力系数，无因次；
f p '∆ －局部阻力压强降，Pa ；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取。）
ρ —流体密度，kg/m 3； g —重力加速度，9.81m/s 2；
u —流体在小截面管中的平均流速，m ／s 。
待测的管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。
根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d ，指示液密度0ρ，流体温度t 0(查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V 、液柱压差计的读数R ，通过式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或阀门的局部阻力系数ξ。
三、实验装置与流程
1．实验装置
实验装置如图1所示：
1－水箱；2－管道泵；3－涡轮流量计；4－进口阀；5－均压阀；6－闸阀；
7－引压阀；8－压力变送器；9－出口阀；10－排水阀；11－电气控制箱
图1 实验装置流程示意图
2.实验流程
实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。
水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。
3．装置参数
装置参数如表1所示。
表1
四、实验步骤
1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。
2.实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保
持全流量流动5－10min。
3. 排气：在计算机监控界面点击”引压室排气”按钮,则差压变送器实现排气。
排气泡的方法：
设定仪表上流量值到最大（100时，流速为100%），也可以在电脑上设定，点开流量框，出现setpoint框，输出值设为100，点改变输出值即可，打开压力变送器的阀门，排完气泡关上，关闭出口阀（最左边的阀门），排完打开出口阀，并开到最大。
4．引压：打开对应实验管路的手阀,然后在计算机监控界面点击该对应,则差压变送器检测该管路压差。
5．流量调节：手控状态,变频器输出选择100,然后开启管路出口阀，调节流量，让流量从1到4m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值；自控状态，流量控制界面设定流量值或设定变频器输出值，待流量稳定记录相关数据即可。