流体管路流动阻力系数的测定

五、数据处理

1、局部阻力管的原始数据以及相关处理数据

局部阻力管（不锈钢+闸阀） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3

管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s

测量段长度：1000mm

2、光滑管的原始数据以及相关处理数

光滑管（不锈钢） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3

管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s 测量段长度：1000mm

序 号 体积流量

（m 3/h)

左 （cmH 2O ）

右 （cmH 2O ）

差 值 （Pa)

流

速 （m/s)

雷 诺 数

(Re)

摩

擦

阻 力 系 数

(λ)

Blasius 公 式 下

算出的λ 绝对误差 相对误差

1 0.5 72.5 74 147.13 0.44 8287.73 0.0305 0.0287 0.001751 6.10%

2 1 70.5 74.5 392.35 0.88 16575.45 0.020

3 0.0279 -0.00357 -14.95% 3 1.5 68 77 882.79 1.33 25051.53 0.0200 0.0251 -0.00139 -6.49%

4 2 64.

5 78.5 1373.23 1.77 33339.2

6 0.0176 0.0234 -0.00226 -11.38% 5 2.5 59.5 81.5 2157.94 2.21 41626.98 0.017

7 0.0222 -0.0009

8 -5.24% 6 3 53.5 84.5 3040.73 2.65 49914.71 0.0174 0.0212 -0.00045 -2.54% 7 3.5 46 88 4119.70 3.1 58390.7

9 0.0172 0.0204 0.000102 0.60% 8

4 39

91

5100.58

3.54

66678.52

0.0163

0.0197

-0.00017

-1.05%

3、粗糙管的原始数据以及相关数据处理

粗糙管（镀锌铁管） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m 3

管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s 测量段长度：1000mm

y = 0.3022x - 0.266

R² = 0.8749

0 0.005

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0

20000

40000

60000 80000

-

序

号 体积流量 （m 3/h) 左 （cmH 2O ）

右 （cmH 2O ）

差值

（Pa)

流

速

（m/s)

雷诺数

(Re) 摩擦阻力系

数 (λ)

1 0.5 7

2 74 196.18 0.44 8331.45 0.0402 2 1 69.5 75.5 588.5

3 0.88 16662.90 0.0301 3 1.5 65 79 1373.23 1.33 24994.35 0.0313

4 2 58 83.

5 2501.25 1.77 33325.79 0.0320 5 2.5 50 89 3825.44 2.21 41657.24 0.0313 6

3

39

97.5

5738.15

2.65

49988.69

0.0326

4、根据计算所得的粗糙管和光滑管的实验结果，在同一对数坐标上绘制曲线：

对照《化工基础》教材上的曲线图（如下）,估算出两管的相对粗糙度和绝对粗糙度

y = 0.092x - 0.102

R² = 0.4247

y = 0.3022x - 0.266

R² = 0.8749

0 0.005

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

20000

40000

60000

80000

光滑管、粗糙管在同一坐标轴上的λ-Re 曲线

-

光滑管 粗糙管 乘幂 ( 粗糙管 ) 乘幂 ( 光滑管 )

已知光滑管和粗糙管的管内径都为20mm,将光滑管和粗糙管的λ和Re值代入上图可估算为粗糙管的相对

粗糙度为0.004，绝对粗糙度约为0.00008；光滑管的相对粗糙度约为0.0001，绝对粗糙度约为

0.000002。

5、数据方法示例：

（1）湍流时流量、流速、以及摩擦力系数的计算取光滑管第一组的数据示例

已知:

光滑管（不锈钢）18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3管内径：20 mm

18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s

测量段长度L：1000mm,其中，λ为光滑管阻力摩擦系数，无因次d为光滑管内径，

∆p为流体流经 L m 光滑管两端的压力

又有：

流量q v =0.5m3/h

流速 u=q v / A = 4 q v / ∏d2 = 4×0.5/3600×3.14×0.022 m/s = 0.4423≈0.44 m/s

雷诺数 Re=dup /μ=(0.02*0.44*998.2)/0.0010599=8287.73

摩擦阻力系数由∆p =ρLλl u2 / 2d得

λ=2d ∆p/ρLu2 = 2×0.02×147.13÷(998.2×1×0.442) = 0.03045357 ≈ 0.3045