管道流体阻力测定实验讲义

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化工原理阻力实验讲义

阻力实验一、实验目的（1）了解测定摩擦系数、局部阻力系数的工程意义。

（2）掌握圆形直管管路流动阻力损失f p ∆、摩擦系数λ以及局部阻力系数ζ的测定方法，并通过实验了解它们与Re 的关系，巩固对流体阻力基本理论的认识。

（3）学习并掌握对数坐标的使用方法，掌握倒U 型压差计和转子流量计的使用方法。

（4）了解各个管、阀件在管路中的用途。

二、实验原理由于流体存在粘性，流体在管道中流动会产生阻力损失而消耗一定的机械能。

管路是由直管和管件（如三通、弯头、阀门）等组成，流体在直管中流动造成的机械能损失称为直管阻力；而流体流经管件等局部地方时由于流道突然变化会引起边界层分离，边界层分离会产生大量的漩涡，引起形体阻力损失，这种阻力损失称为局部阻力损失。

（1）圆形直管摩擦阻力损失f p ∆和摩擦系数λ的测定根据流体力学的基本理论，无论是层流还是湍流，流体在直管中流过时，摩擦系数与阻力损失之间的关系符合范宁公式：22f u d l p ρλ=∆ （1）在一根等径的水平放置的圆形直管上，如果没有流体输送机械做功，流体流经一定长度直管引起的阻力损失f p ∆等于此段管路的压力降，即21f -p p p p -=∆=∆ （2）因此，通过测定两截面的压差可得到阻力损失。

在一已知长度和管径的等径水平管段上，通过改变流体的流速，即可测量出不同Re 下的阻力损失f p ∆，按式（1）求出摩擦系数λ，即可得到λ~Re 的关系。

层流时摩擦阻力损失的计算式可由理论推导得到，即哈根－泊谡叶公式：2f 32d lu p μ=∆ （3）式中：f p ∆ —— 摩擦阻力损失，Pa ；μ —— 流体的粘度，Pa ·s ；l —— 管段长度，m ；u —— 流速，m/s ；d —— 管径，m 。

由式（3）可知层流时的压力损失与速度的一次方成正比，对比式（1）和式（3）可知层流时的摩擦系数为Re64=λ （4）湍流时，由于流动情况复杂得多，未能获得λ的理论计算公式，但可以应用因次分析方法来找出它们之间的关系。

实验一流体流动阻力

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1．了解流体流过直管或管件阻力的测定方法。

2．掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系的变化规律。

3．熟悉液柱压差计和转子流量计的使用方法。

4．测定流体流过阀门、变径管件（突然扩大、突然缩小）的局部阻力系数ξ。

二、实验内容1．测定流体流经直管（不锈钢管、镀锌管）时摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系。

2．测定全开截止阀、突然扩大及突然缩小的阻力系数ξ。

三、基本原理流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地引起流体压力的损失。

流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力(又称沿程阻力)和管件的局部阻力。

这两种阻力，一般都是用流体的压头损失h f或压强降∆P f表示。

1.直管阻力直管摩擦阻力h f与摩擦系数λ之间关系(范宁公式)如下:h f=λ·ld·u22(1—1)式中h f——直管阻力损失, J/kg；l——直管长度, m；d——直管内径, m；u——流体平均速度, m/s；λ——摩擦系数，无因次。

其中摩擦系数λ是雷诺数Re和管壁相对粗糙度ε/d的函数，即λ=f(Re,ε/d)。

对一定相对粗糙度而言，λ=f(Re)；λ随ε/d和Re的变化规律与流体流动的类型有关。

层流时，λ仅随Re变化，即λ=f(Re)；湍流时，λ既随Re变化又随相对粗糙度ε/d改变，即λ=f(Re,ε/d)。

据柏努利方程式可知阻力损失hf的计算如下：h f=(Z1-Z2)g+ρ21pp-+22 22 1uu-(1—2) 当流体在等直径的水平管中流动时，产生的摩擦阻力可由式(1—2)化简而得：h f =p p 12-ρ=∆p ρ=ρfp ∆ (1—3)式中 ρ——流体的平均密度， kg/m 3；p 1——上游测压截面的压强, Pa ；p 2——下游测压截面的压强, Pa ；∆p ——两测压点之间的压强差， Pa ；∆p f ——单位体积的流体所损失的机械能， Pa 。

其中压强差∆p 的大小采用液柱压差计来测量，即在实验设备上于待测直管的两端或管件两侧各安装一个测压孔，并使之与压差计相连，便可测出相应压差∆p 的大小。

流体流动阻力的测定实验

流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定的材质和ξ/d 的直管中流动时的阻力摩擦系数λ, 并确定λ和Re 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. 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组织方法。

2．测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件或阀门的局部阻力, 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、实验原理流体通过由直管和阀门组成的管路系统时, 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.直管阻力流体流动过程是一个多参数过程, 。

由因次分析法, 从诸多影响流体流动的因素中组合流体流经管件时的阻力损失可用下式表示:⎥⎦⎤⎢⎣⎡ξμρ=ρ∆d ,du ,d l F u P 2 λ=Ψ（Re, ε/d ）雷诺准数μρdue =R ;22u d l Ph f ⋅⋅=∆=λρ只要找出λ、ξ就可计算出流体在管道内流动时的能量损失。

g P Hg )R(ρρ-=∆易知, 直管摩擦系数λ仅与Re 和有关。

因此, 只要在实验室规模的装置上, 用水做实验物系, 进行试验, 确定λ与Re 和的关系, 然后计算画图即可。

2.局部阻力局部阻力可以用当量长度法或局部阻力系数法来表示, 本实验用局部阻力系数法来表示, 即流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示, 用公式表示:一般情况下, 由于管件和阀门的材料及加工精度不完全相同, 每一制造厂及每一批产品的阻力系数是不尽相同的。

四、实验设计由和知, 当实验装置确定后, 只要改变管路中流体流速u及流量V, 测定相应的直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2, 就能通过计算得到一系列的λ和ξ的值以及相应的Re的值,【原始数据】在实验中, 我们要测的原始数据有流量V, 用来计算直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2的U型压差计的左右两边水银柱高度, 流体的温度t（据此确定ρ和μ）, 还有管路的直径d和直管长度l。

管道流体阻力的测定

管道流体阻力的测定一、实验目的研究管路系统中的流体流动和输送，其中重要的问题之一，是确定流体在流动过程中的能量损耗。

流体流动时的能量损耗（压头损失），主要由于管路系统中存在着各种阻力。

管路中的各种阻力可分为沿程阻力（直管阻力）和局部阻力两大类。

本实验的目的，是以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ。

二、实验原理当不可压缩流体在圆形导管中流动时，在管路系统中任意两个界面之间列出机械能衡算方程为f 2222211122h u P gZ u P gZ +++=++ρρ J · kg –1 (1)或 f 2222211122H g u g P Z g u g P Z +++=++ρρ m 液柱 (2)式中： Z — 流体的位压头，m 液柱；P — 流体的压强，P a ；u — 流体的平均流速，m · s –1；ρ －流体的密度，kg · m – 3；h f －流动系统内因阻力造成的能量损失，J · kg –1；H f －流动系统内因阻力造成的压头损失，m 液柱。

符号下标1和2分别表示上游和下游截面上的数值。

假若：(1)水作为实验物系，则水可视为不可压缩流体；(2)实验导管是按水平装置的，则Z 1 = Z 2；(3)实验导管的上下游截面上的横截面积相同，则u 1 = u 2。

因此(1)和(2)两式分别可简化为ρ21f p p h -= J · kg –1 (3)g p p H ρ21f -= m 水柱 (4) 由此可见，因阻力造成的能量损失（压头损失），可由管路系统的两界面之间的压力差（压头差）来测定。

流体在圆形直管内流动时，流体因磨擦阻力所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：2221f u d l p p h ⋅⋅=-=λρ J · kg –1 (5)或g u d lg p p H 2221f ⋅⋅=-=λρ m 液柱 (6)式中：d －圆形直管的直径，m ；l －圆形直管的长度，m ；λ －摩擦系数，（无因次）。

管道流体阻力的测定‘

管道流体阻力的测定‘管道流体阻力的测定一(实验目的1. 掌握测定流体流动阻力的一般实验方法;2. 测定直管摩擦系数λ及管件的局部阻力系数ξ;3. 验证在一般里湍流区内λ与,e的关系曲线(ξ,d为定值)。

二(实验装置图1 实验装置图"1",、本实验有、1各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路，流体(水)流量用孔板12或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀,调节其流量。

,、管路上设置三组,型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的安装位置见图c。

差压计指示液有水银和四氯化碳。

三(基本原理和方法不可压缩性流体在直管内作稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管阻力。

流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局部阻力。

在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压头损失H或压力降?p表示，并可用实验方法直接测定。

f,、直管阻力H及直管摩擦系数λ f直管阻力H及直管摩擦系数λ的关系为 f2lu1,,,,H ,,,kg, (,) f2ddl式中:——直管的测试长度 ,m,;——测试管的内径 ,m,; 1u ——管内流体流速 ,m,s,。

流体以一定的速度u经过内径为d，长度为l的直管所产生的直管阻力H可用,型差压计测得，1f2,u若已测得的差压计读数为R(cmccl)。

根据柏努利方程()及流体静力学原理可得:,0,,z,0f4 2,,,,pcclHO,242 ,,,kg, (,) H,,,R,g，10,0.006R,gfff,,HOHO222式中:g,,.,,, m/s流体的流速可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数,(cm,g)，按下式求得: un ,m,s, (3) u,aR其中:装置:=0.4166 n=0.5016 装置:=0.4309 n=0.4896 1"2"aa3"装置:=0.3621 n=0.5058 装置:=0.3638 n=0.5029 4"aadHdRg20.012,ff于是由式(1)，(2)，(3)可得 (4) ,,,22nluluR11,du又已知雷诺数 (5) Re,,3]; 式中:ρ——流体(水)的密度 [kg/mμ——流体(水)的粘度 [Pas]。

管路流体流动阻力的测定(华南师范大学)

实验四管路流体流动阻力的测定一、实验目的1、掌握流体流动阻力的测定方法2、测定流体流过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系3、测定流体流过管件的局部阻力，并求出阻力系数。

二、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压力损耗。

这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体流动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。

1、直管阻力损失的测定不可压缩流体连续稳定地在直管中流动时，相距l 米的任意两个截面1-1和2-2间的机械能恒算可以用下式来表示：2211221222fp u p u gz gz h ρρ++=+++（4-1）或者2211221222fp u p u z z H g g g gρρ++=+++（4-2）式中：1z ，2z ——截面1-1和截面2-2距基准面的高度，m1p ，2p ——流体在截面1-1和截面2-2处的绝对压强，Pa ；1u ，2u ——流体在截面1-1和截面2-2处的流速，m ·s -1；ρ——流体的密度，kg ·m -3f h ——单位质量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，J ·kg -1f H ——单位重量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，m。

当两个截面管径相等，并处于同一水平面时，则有12z z =，12u u u==分别代入式（4-1）和式（4-2）得：12f p p ph ρρ-==（4-3）以及12f p p pH g gρρ-== （4-4）应用上述两式均可计算出流体的直管阻力损失，其大小主要体现在所取两截面的压差12p p -上。

因此，只需测得所取截面的压差，便可得到直管阻力损失。

2、直管摩擦系数λ和雷诺数Re 的测定当流体在圆形直管内流动时，直管的阻力损失可通过范宁（Fanning ）公式进行计算：22f l u h d λ=⋅（4-5）或22f l u H d g λ=⋅（4-6）式中：λ——直管的摩擦系数，无量纲；l ——直管的长度，m ；d ——直管的内径，m ；大量实验研究表明，摩擦系数λ与流体的密度ρ、粘度μ、管径d 、流速u 和管壁粗糙度e 有关应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度e/d 存在函数关系，即：(Re,ef dλ=（4-7）通过实验测得λ和Re 数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。

实验3管路流体阻力的测定

实验三管路流体阻力的测定、实验目的流体流动时的能量损耗(压头损失)，主要由于管路系统中存在着各种阻力。

管路中的各种阻力可分为沿程阻力(直管阻力)与局部阻力两大类。

本实验的目的,就是以实验方法直接测定摩擦系数入与局部阻力系数Z 二、实验原理或乙旦2U1Z 2P 2 2U 2 H fm 液柱(2)g 2gg2g式中,h f ――单位质量流体因流体阻力所造成的能量损失,J kg -1;若:(1)水作为试验物系，则水可视为不可压缩流体(2) 试验导管水平装置，则Z i =Z 2；(3) 试验导管的上下游截面的横截面积相同，则U 1=U 2o 因此(1)与(2)两式分别可简化为：H f --m 水柱(4)g由此可见，因阻力造成的能量损失(压头损失)，可由管路系统的两截面之间的压力差(压头差) 来测定。

当流体在圆形直管内流动时，流体因摩擦阻力所造成的能量损失(压头损失),有如下一般关系式：J kg -1 (4)m 水柱⑸式中;d ――圆形直管的管径，m;l ――圆形直管的长度，m;入一一摩擦系数,［无因次］o大量实验研究表明，摩擦系数又与流体的密度 P 粘度卩、管径d 、流速u 与管壁粗糙度& 有关。

用因次分析的方法，可以得摩擦系数与雷诺数、管壁相对粗糙度&d 存在函数关系，即当不可压缩流体在圆形导管中流动时，在管路系统内任意二截面之间，机械能衡算方程为：2 U 1 2F 22 U 22 h fJkg -1(1)H f单位重量流体因流体阻力所造成的能量损失，即压头损失,m 液柱。

h fF P 2Jkg -1 (3) h f丄uL d 2gf Re,—d通过实验测得入与Re数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。

当Re v2000时,摩擦系数入与管壁粗糙度£无关。

当流体在直管中呈湍流时，入不仅与雷诺数有关，而且与管壁相对粗糙度有关。

当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门与测量仪表等而产生局部阻力，所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：hf 7J kg-1(8)或H f 2u m液柱（9）2g式中，u -连接管件直管中流体的平均流速，m・s1；z―- -局部阻力系数［无因次］。

流体阻力测定实验

阻力实验一、实验目的1、了解实验所用到的实验设备、流程、仪器仪表；2、了解并掌握流体流经直管和阀门引起的阻力损失及阻力系数（直管摩擦系数λ与局部阻力系数ξ）的测定方法及变化规律。

并将λ(ξ)与Re 的关系标绘在双对数坐标上。

3、了解不同管径（相同材质，即相同绝对粗糙度）的直管λ与Re 的关系；4、掌握差压传感器的正确应用。

二、实验基本原理1、流体在管内流量及Re 的测定：本实验采用涡轮流量计直接测出流量q[m 3/h]：]/[)*3600/(42s m d q u ⋅=π μρ⋅⋅=u d Re 式中：d 、ρ、μ— 管内径[m]、流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m 3]、[PaS]2、直管摩擦阻力损失ΔP 0Af 及摩擦阻力系数λ的测定流体在管路中流动，由于粘性剪应力的存在，不可避免的会产生机械能损耗。

根据范宁（Fanning ）公式，流体在圆形直管内作定常稳定流动时的摩擦阻力损失为： ][220Pa u d l p Af ⋅=∆ρλ 式中：l ——沿直管两测压点间距离，m ；λ——直管摩擦系数，无因次；由上可知，只要测得ΔP 0f 即可求出直管摩擦系数λ。

根据柏努里方程和U 型管压差计对等径管读数的特性知：当两测压点处管径一样，且保证两测压点处速度分布正常时，U 型管中所示压差读数ΔP 既为流体流经两测压点处的直管阻力损失ΔP 0f 。

lu d p ⋅⋅⋅∆⋅=22ρλ 式中：Δp ——倒U 管压差计读数，[Pa]以上既是无论对粗糙管、近似光滑管以及不同相对粗糙度的直管，其阻力损失Δp 、阻力系数λ的测定，以及随Re 的变化规律的方法。

3、阀门局部阻力损失ΔP f 、及其阻力系数ζ的测定流体流经阀门时，由于速度的大小和方向发生变化，流动受到阻碍和干扰，出现涡流而引起的局部阻力损失为：22'u P f ρζ=∆ [P a] 式中：ζ――局部阻力系数，无因次。

对于测定局部管件的阻力如阀门，其方法是在管件前后的稳定段内分别有两个测压点。

流体流动阻力系数的测定ppt(精)

化工基础实验
实验一流体流动阻力系数的测定
实验目的

了解流体流动阻力的测定方法。确定流体通过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺数 Re 的关系。定流体通过阀门时的局部阻力，并求出局部阻力系数ζ。
实验原理

流体在管路中流动时，由于流体粘性剪应力和涡流存在，流体必定要消耗一定机械能。管路系统是由直管、管件和阀门等组成。流体流过直管时造成的机械能损失称为直管阻力；而流体通过管件、阀门等局部障碍，由于流动方向或流动截面的改变造成的机械能损失称为局部阻力。
注意事项

注意测定局部阻力时，在通水之前应将后面的传感器平衡阀打开，让传感器两侧充满水，维持平衡，保护传感器，用压差表测压差时，将传感器平衡阀关闭。
流体阻力系数的计算
局部阻力系数的计算
2P近 P远 2 P P 2 远近 u / 2 2 u / 2
实验装置
Hale Waihona Puke 实验步骤1.向储水槽内注水,直到水满为止(最好用蒸馏水,以保持流体清洁 )。 2.在大流量状态下用压差表测量系统压差前,应先接通电源予热 10～15 分钟,调好数字表的零点,方可启动泵做实验。 3.测量前先检查导压系统内有无气泡存在，可参阅下图（Π形压差计））当流量由大调至 100 以下时,再将关闭阀 18， 20，打开阀 26 后，缓慢同时打开两侧阀 19使倒 U 型管两端水面下降至 0 刻度左右时迅速关紧，同时将阀门 26 关闭，然后打开阀 18，20，将水流量调节至零，看液面是否平行，如果不平则说明系统内有气泡存在，需赶净气泡方可测取数据。赶气泡的方法：将流量调至最大,把阀门 13， 15，16，17，18，20 全部打开，使大流量的水经阀 18 处进入 U 型玻璃管经阀 20 处排出。看 U 型玻璃管内无明显气泡后，将水流量调节到零流量后（同上）查看液面是否平行。

流体阻力实验microsoftword文档【最新】

实验一流体流动阻力测定实验1 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）识别组成管路的各种管件、阀门的结构、使用方法和性能。

（3）学习压差计、流量计的使用方法。

（4）学习光滑直管和粗糙直管的摩擦系数λ与雷诺准数Re 的测量方法，并验证流体处于不同流动类型时的λ与Re 二者间的关系。

（5）测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。

2 基本原理2.1 直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定流体在管内从一个截面流到另一个截面时，由于流体具有粘性，流体层之间的分子动量传递产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动量传递而引起的摩擦阻力，我们将这部分机械能称为能量损失。

下面给将介绍圆形直管摩擦系数与雷诺数的实验测定方法。

对于不可压缩流体在水平等直径直管内作定态流动，根据伯努利方程有：2ff 2P L u h d λρ∆==⨯（1.1）（1.1）式中：h f —压头损失，J/kg ；L —两测压点间直管长度，m ；d —直管内径，m ；λ—摩擦阻力系数；u —流体流速，m/s ；ΔP f —直管阻力引起的压降，N/m 2；ρ—流体密度，kg/m 3。

将（1.1）式经适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即：f22P d L u λρ∆=⨯（1.2）雷诺准数定义式如下：du Re ρμ=（1.3）（1.2）式中：µ—流体粘度，Pa.s 。

在管壁粗糙度、管长和管径一定的条件下，本实验将选择水作为流体，通过改变水的流量，并测得不同流量下的ΔP f 值，连同L 、d 、u 和ρ（对一定流体来说，ρ和μ都是温度的函数，可以根据流体的种类及温度从手册中查出）一同带入式（1.2）和（1.3），将能够分别求出不同流量下的直管摩擦系数λ和雷诺准数Re ，从而整理出λ与Re 的关系并绘制二者关系曲线。

2.2 测定局部阻力系数（1）局部阻力系数ξ的测定。

局部阻力损失的计算方法有两种，即局部阻力系数法和当量长度法。

化工原理流体流动阻力讲义

即
M L M L -2 -1
jk ck abc3 jk q
根据因次一致性原则，上式等号两侧各基本量因次的指数必然
相等，所以
对于因次Ｍ j+k=1
对于因次θ -c-k=-2
对于因次 L a+b+c-3j-k+q =-1
返回
1这6里方程式只有3个，而未知数却有6个,自然不能联立解出
各未知数的数值。为此,只能把其中的三个表示为另三个的函数来处理，设以 b、k、q 表示为a、c 及 j 的函数，则联解得:
de
4
ab 2(a b)
2ab ab
返回
说26明：（1）Re与hf中的直径用de计算；
hf
Re
l
de deu
u2 2
（2）层流时：
C
Re
正方形 C＝57 套管环隙 C＝96
（3）流速用实际流通面积计算。
u Vs A
实际的流通截面积
u
Vs
4
de2
返回
27
1.4.2 局部阻力
湍流流动下，局部阻力的计算方法有阻力系
数法和当量长度法
一、阻力系数法
将局部阻力表示为动能
u2 2
的一个倍数。
h'f
u2 2
J/kg
或
H
' f
u2 2g
J/N=m
ζ——局部阻力系数，无因次
返回
12.8 突然扩大
(1 A1 )2
A2
hf '
u12 2
0—1
u1 — 小管中的大速度
返回
229. 突然缩小
( A2 1)2
A0
h'f

流体流动阻力的测定实验

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εd 的直管中流动时的阻力摩擦系数λ，并确定λ和Re 之间的关系。

（2）测定流体通过阀门或90°肘管时的局部阻力系数。

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，掌握采用量纲分析方法规划测定流体阻力实验的组织方法。

（2）测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件的局部阻力，确定直管阻力摩擦系数和雷诺数之间的关系。

（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、直管、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称为直管阻力；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。

（1）直管阻力流体在水平的均匀管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失表现为压力的降低，即ρρpp p h f ∆=-=21①由于流体分子在流动过程中运动机里十分复杂，影响阻力损失的因素众多，目前尚不能完全用理论方法来解决流体阻力的计算问题，必须通过实验研究掌握其规律。

为了减少实验工作量简化实验工作难度，并使实验结果具有普遍意义，可采用量纲分析方法来规划实验。

将所有影响流体阻力的工程因素按以下三类变量列出①流体性质：密度ρ、黏度μ②管路几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε ③流动条件：流速u可将阻力损失f h 与诸多变量之间的关系表示为),,,,,(εμρu l d f p =∆②根据量纲分析方法可将上述变量之间的关系转变为无量纲准数之间的关系)l,,(2dd du upεμρρψ=∆ ③其中μρdu =R e 称为雷诺准数，是表征流体流动形态影响的无量纲准数；dl 是表示相对长度的无量纲几何准数；dε称为管壁相对粗糙度。

流体流动阻力的测定（教案）

流体流动阻力的测定（教案）第一篇：流体流动阻力的测定(教案)化工原理实验教案实验二流体流动阻力的测定实验二流体流动阻力的测定难点：因次分析方法对工程实际问题的分析解决；重点：测定流体经直管和管件时阻力损失的实验组织法；课时：4学时，其中实验讲解约1学时，学生完成实验3学时；流体流动阻力测定是化工领域中最重要的实验之一，是运用因次分析方法的理论来具体解决复杂工程问题的实例，通过实验掌握工程实验的基本实验技能。

一、实验目的1.熟悉测定流体经直管和管件时阻力损失的实验组织法及测定摩擦系数的工程意义；2.学会用因次分析方法解决工程实际问题；3.学会压差计、流量计的使用方法；4.学会识别组成管路中各个管件，阀门并了解其作用。

二、实验任务1.测定特定ε/ d条件下直管摩擦系数和雷诺数的关系。

2.测定流体流经阀门和弯头时的阻力系数。

三、实验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。

1、直管阻力——采用因次分析法规划实验：（1）影响过程的主要因素hf =f(d, u,ρ,μ, l,ε)湍流时直管阻力损失hf与的大小取决于流体的物性（密度ρ、粘度μ）、流动状况（流速u）及流道的几何尺寸和形状（内直径d、长度l、管壁粗糙程度ε），若每个自变量的数值变化10次，测取hf的值而其它自变量保持不变，6个自变量，根据正交网络法规划，实验次数将达10。

6化工原理实验教案实验二流体流动阻力的测定2、因次分析法规划实验因次分析法是通过将变量组合成无因次数群，从而研究无因次数群之间的关系，大大减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。

在物理方程因次一致性的条件下，任何一个方程都可化为无因次方程；原方程共有7个变量；它们的因次分别为：d--[L]；u--[LT－]；ρ– [ML－]；μ--[ML－113T－]；ε--[L]；h f--[LT－]，其中有[L]、[M]、[T] 3个基本因次；根据无因122次方程的变量总数等于原方程变量总数和基本因次数之差，可得无因次数群的个数π=7-3=4个。

管道流体阻力测定

一、实验目的1.掌握测定流体流动阻力的一般测定方法。

2.测定直管的摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系。

3.测定流体流经管件，阀门时的局部阻力系数ξ。

4.学会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、基本原理流体通过由直管、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：2221u d l p p p h f f λρρ=-=∆=（1）即（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/kg ；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，Re64=λ （3） μρdu =Re （4）式中：Re —雷诺准数，无因次；22lu p d f ρλ∆=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 。

2900dV 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。

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。

化工原理实验-流体阻力

流体流动阻力的测定一、实验目的1. 熟悉流体在管路内流动时流体阻力的测定方法；2. 测定直管摩擦系数λ 和雷诺准数R e 的关系曲线；3. 测定及局部阻力系数ζ。

二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。

1、直管阻力直管阻力是流体经过一定管径的直管时由于流体内摩擦而产生的阻力。

∑+++=++f h ρp u g z ρp u g z 2222121122由于是直管且两截面的流速相等，即2121,z z u u ==，则上式简化为：gp g p p H ff ρ∆ρ=-=12阻力损失H f 与流体性质（密度ρ ，粘度μ ）；管路的几何尺寸（管长L ）；流动条件（流速u ）等有关。

2212.2:2..Lu p d gu d L g p g p p H ff f ρ∆λλρ∆ρ===-=其中直管摩擦阻力系数雷诺数R e 的公式为：μρdu R e =，根据λ与R e 的表达式可以算出不同流速下的直管摩擦系数λ和R e ，从而整理出直管摩擦系数λ和雷诺数R e 的关系，绘出R e 与λ的关系曲线。

2、局部阻力局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。

22''u p H ff ξρ∆== 2'2u p fρ∆ξ=其中：降。

为局部阻力引起的压力'f p ∆代入上述公式可求出局部阻力系数ζ。

其中流速u 均可由公式：24DQu π=求出。

三、实验装置及操作步骤直管部分管径：光滑管d 内＝27.1mm ，两测压点间的距离L =1000mm 。

粗糙管d 内＝27.1mm ，两测压点间的距离L =1000mm 。

实验操作要点：1. 打开充水阀向离心泵泵壳内冲水。

2. 关充水阀和泵出口阀，启动泵电源开关。

3. 调节出口阀的流量取6个点，记录实验数据以及该流量下的差压，用于求取直管摩擦系数λ和R e 。

4. 调节出口阀的流量取3个点，记录实验数据以及该流量下的差压，用于求取局部阻力系数ζ。

实验一流体流动阻力测定讲解学习

实验一流体流动阻力的测定1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。

2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

3.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。

平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。

4.U行压差计的零位应如何校正？答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。

5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。

转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。

U形管压差计结构简单，使用方便、经济。

差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

7.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。

管道流体阻力测定实验讲义

管道流体阻力测定一、实验目的1.学习直管摩擦阻力f P ∆,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 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。

3.掌握局部摩擦阻力f P ∆,局部阻力系数ζ的测定方法。

二、实验内容1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。

2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。

3.测定管路部件局部摩擦阻力f P ∆和局部阻力系数ζ。

三、实验原理1. 直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。

流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：ρρff P P P h ∆=-=21 （1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）22u d l h fP f λρ==∆ （2）整理（1）（2）两式得 22uP l d f∆⋅⋅=ρλ （3） μρ⋅⋅=u d Re （4）式中： -d 管径，m ； -∆f P 直管阻力引起的压强降，Pa ；-l 管长，m ； -u 流速，m / s ；-ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N·s / m 2。

在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。

若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。

所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。

根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的Re ，整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。

2．局部阻力系数ζ的测定 22'u P h ff ζρ=∆=' 2'2u P f ∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ 式中： -ζ局部阻力系数，无因次； -∆'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ；-'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。

实验四流体管内流动阻力测定

实验四流体管内流动阻力测定一、实验目的⒈学习直管摩擦阻力h f 、摩擦系数λ的测定方法；了解测定λ的工程意义。

⒈掌握摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度dε之间的关系及其变化规律。

⒈掌握局部阻力系数ζ的测量方法。

⒈学习压强差的几种测量方法和技巧。

⒈掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。

二、实验内容⒈ 测定直管内流体流动的阻力和摩擦系数。

⒈ 测定直管内流体流动的摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度dε之间的关系曲线。

⒈ 在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。

三、实验原理⒈ 摩擦系数λ与雷诺数Re 关系的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性剪应力作用和涡流的影响会产生流动阻力。

流体在水平等径直管内流动的阻力大小，与管长l 、管径d 、管壁粗糟度ε及流体流速u 、黏度μ和密度ρ有关，即：h f = pρ∆ （4-1）以及 (,,,,,)p f d l u ρμε∆= （4-2）对于管内层流流动，理论上可导出h f = 232pludρμρ∆=（4-3）它与ε无关，且与实验数据吻合。

对于管内湍流流动，式（4-2）中几个参数与p ∆的关系复杂，只能依赖实验测定和关联。

采用因次分析方法，整理式（4-2）的参数，可组成以下的无因次数群关系式：2(,,)f h du l F u d dρεμ= （4-4）参照范宁（Fanning ）公式22f l u h d λ=⋅⋅ （4-5）可将式（4-4）改写为2(Re,)2f l u h d d εϕ= （4-6）比较式（4-5）和式（4-6）可得：(Re,)dελϕ= （4-7）由式（4-5）可知，只要知道λ值，就能计算任一（牛顿型）流体在任一直管中的阻力损失。

而式（4-7）的λ，是雷诺数Re 和管壁相对粗糙度dε的函数，要确定它们之间的关系，只要用水作物系，在实验规模的装置中，进行有限的实验即可得到。

对于光滑管，也就是管壁粗糙度ε﹤层流底层厚度b δ的管，由于管壁的粗糙峰埋在层流底层中，dε对流动阻力不产生影响，因此，对于光滑管： '(Re)λϕ= （4-8）湍流时的粗糙管和光滑管的λ由理论导出的计算式与实际相差较大，实用中仍然采用实验测定并整理绘制的(Re,)dελϕ=关系图。

实验3---管路流体阻力的测定

实验三管路流体阻力的测定一、实验目的流体流动时的能量损耗(压头损失）,主要由于管路系统中存在着各种阻力。

管路中的各种阻力可分为沿程阻力(直管阻力）和局部阻力两大类。

本实验的目的，是以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ。

二、实验原理当不可压缩流体在圆形导管中流动时，在管路系统内任意二截面之间，机械能衡算方程为：2222222111∑+++=++f h u P gZ u P gZ ρρ J·kg —1（1）或 ∑+++=++f H gu g P Z g u g P Z 2222222111ρρ m 液柱（2）式中,h f ——单位质量流体因流体阻力所造成的能量损失，J·kg -1；H f —-单位重量流体因流体阻力所造成的能量损失，即压头损失，m 液柱. 若：（1)水作为试验物系，则水可视为不可压缩流体；（2)试验导管水平装置，则Z 1=Z 2；（3)试验导管的上下游截面的横截面积相同，则u 1=u 2。

因此（1）和（2）两式分别可简化为：21ρP P h f -=∑ J·kg -1（3）21gP P H f ρ-=∑ m 水柱（4) 由此可见,因阻力造成的能量损失(压头损失)，可由管路系统的两截面之间的压力差（压头差）来测定。

当流体在圆形直管内流动时,流体因摩擦阻力所造成的能量损失(压头损失）,有如下一般关系式：2u d l 221**=-=∑λρP P hfJ·kg —1（4）或 gu d l g P P H f 2221**=-=∑λρ m 水柱（5）式中;d —— 圆形直管的管径，m ；l —— 圆形直管的长度，m ； λ —— 摩擦系数，[无因次］。

大量实验研究表明，摩擦系数又与流体的密度ρ、粘度μ、管径d 、流速u 和管壁粗糙度ε有关。

用因次分析的方法，可以得摩擦系数与雷诺数、管壁相对粗糙度ε/d 存在函数关系，即Re,⎪⎭⎫ ⎝⎛=d f ελ （7)通过实验测得λ和Re 数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。

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