实验一流体流动阻力的测定
流体阻力实验MicrosoftWord文档
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。
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一、实验目的1、掌握流体流经直管和管件时阻力损失的测定方法。
2、了解摩擦系数λ与雷诺数 Re 之间的关系。
3、学习压强差的测量方法和数据处理方法。
二、实验原理流体在管内流动时，由于黏性的存在，必然会产生阻力损失。
阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失。
1、直管阻力损失根据柏努利方程，直管阻力损失可表示为：＼（h_f ＝＼frac{＼Delta p}｛ρg}＼）其中，＼（h_f\）为直管阻力损失，＼（＼Delta p\）为直管两端的压强差，＼（ρ\）为流体密度，＼（g\）为重力加速度。
摩擦系数\（λ\）与雷诺数\（Re\）及相对粗糙度\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）有关，其关系可通过实验测定。
当流体在光滑管内流动时，＼（Re ＜ 2000\）时，流动为层流，＼（λ ＝＼frac{64}｛Re}＼）；＼（Re ＞ 4000\）时，流动为湍流，＼（λ\）与\（Re\）和\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）的关系可由经验公式计算。
2、局部阻力损失局部阻力损失通常用局部阻力系数\（＼zeta\）来表示，其计算式为：＼（h_f' ＝＼frac{＼zeta u^2}｛2g}＼）其中，＼（h_f'＼）为局部阻力损失，＼（u\）为流体在管内的流速。
三、实验装置1、实验设备本实验使用的主要设备包括：离心泵、水箱、不同管径的直管、各种管件（如弯头、三通、阀门等）、压差计、流量计等。
2、实验流程水箱中的水经离心泵加压后进入实验管路，依次流经直管和各种管件，最后流回水箱。
通过压差计测量直管和管件两端的压强差，用流量计测量流体的流量。
四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各仪器仪表的使用方法。
2、检查实验装置的密封性，确保无泄漏。
3、打开离心泵，调节流量至一定值，稳定后记录压差计和流量计的读数。
4、逐步改变流量，重复上述步骤，测量多组数据。
5、实验结束后，关闭离心泵，整理实验仪器。
流体流动阻力测定实验指导书
化工原理实验辅助讲义化工原理实验指导书姜少华编五邑大学化工与环境基础实验教学中心2006年9月实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1．把握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一样实验方式。
2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一样湍流区内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。
4．学会无纸记录仪和涡连番量计的利用方式。
5．识辨组成管路的各类管件、阀门，并了解其作用。
二、大体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，要损失必然的机械能。
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发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固流动时，阻力损失为：（1）即，（2）式中：λ —直管阻力摩擦系数，无因次；d —直管内径，m；—流体流经l米直管的压力降，Pa；—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/m3；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，（3）（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，须由实验确信。
由式（2）可知，欲测定λ，需确信l、d，测定、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，再由管径计算取得。
例如本装置采纳涡连番量计测流量，V，m3/h。
(5)可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采纳差压变送器和二次仪表显示。
（1）当采纳倒置U型管液柱压差计时(6)式中：R－水柱高度，m。
（2）当采纳U型管液柱压差计时(7)式中：R－液柱高度，m；－指示液密度，kg/m3。
实验一 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、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法；2、确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。
二、基本原理由于流体具有粘性，在管内流动时必须克服内摩擦力。
当流体呈湍流流动时，质点间不断相互碰撞，引起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。
流体的粘性和流体的涡流产生了流体流动的阻力。
在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得：ΔP f =ΔPL —两侧压点间直管长度(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）µ—流体粘度（Pa.s ）ρ—流体密度（kg/m 3）本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系列流量下的ΔP f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出λ和Re ，在双对数坐标纸上绘出λ～Re 曲线 。
三、实验装置与仪器1、实验装置水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。
被测直管段流体流动阻力△P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气—水倒置U 型管来测量。
实验系统流程图见图一压差传感器与直流数字电压表连接方法见图二2、设备的主要技术参数(1)被测直管段:管径d —0.0080(m) 管长L —1.6(m) 材料:紫铜管(2)玻璃转子流量计:型号LZB —25 测量范围100—1000(L/h) 精度:1.5 型号LZB —10 测量范围10—100(L/h) 精度:2.5(3)单项离心清水泵:型号WB70/055 流量20—2000(L/h)扬程:13.5～19(m) 电功功率:550(W) 电机功率:550(W) 电流:1.35(A) 电压:380(V)22u d L P h ff ⨯=∆=λρ22u P L d f ∆⨯=ρλμρdu =Re四、实验步骤:1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。
化工原理实验一(流体流动阻力的测定)
实验报告课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_____________实验名称： 流体流动阻力的测定 实验类型： 验证型 同组学生姓名： 贾丙西、王建璞、张茜 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、 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R e 的关系，验证在一般湍流区内λ与R e 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、 实验内容和原理流体通过由直管、管件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通时，由阻力损失公式可求得阻力系数公式：λ=2dΔp fρlu 2其中直管内径d 、直管长度l 已知，流体密度ρ由测得温度查表可以得到，流体流经l 米直管的压力降Δp f 由实验测得。
流体在管内流动的平均流速u 可通过测定流体流量，再由管径计算得到。
公式如下所示：u =V900π∙d 2式中：V 为流量计测得的流量，m 3/h 。
可有实验测得。
专业：_控制系自动化____姓名：_潘纤纤__________学号：_3080102755______日期：_2010.11.19_______ 地点：_教十1208________当管内为湍流时，有雷诺数公式R e=duρμ式中，Re为雷诺准数，无因次；μ为流体粘度，kg/(m∙s)，可通过查手册得知。
湍流时λ是雷诺数R e和相对粗糙度εd⁄的函数，故可由实验测得的数据作出λ~R e曲线，并求出相对粗糙度εd⁄。
实验一流体流动阻力地测定
64
-2.40
-0.20
2.20
0.2150
0.0884
55.19
68
-2.50
0.00
2.50
0.2443
0.0939
55.58
72
-2.60
0.10
2.70
0.2638
0.0995
53.45
76
-2.70
0.20
2.90
0.2834
0.1050
51.56
80
-2.80
0.30
3.10
0.3029
0.0581
1577
2
36
24
0.235
0.199
0.0551
1774
3
40
28
0.274
0.221
0.0521
1971
4
44
31
0.386
0.243
0.0608
2168
5
48
39
0.381
0.265
0.0504
2365
6
52
48
0.469
0.288
0.0528
2563
7
56
58.5
0.572
0.310
1. 调节流量的时候难以调节到准确值，导致实际流量与目标流量有差别，导致了实验误差。
2. 实验过程中出现了少量气泡，导致误差比较大。
七、实验思考与误差分析
1. 本实验用水为工作介质做出的 曲线，对其他流体能否使用？为什么？
答：可以，用水为工作介质做出的 曲线可以用于牛顿流体的类比。因为阻力系数 其实只与雷诺数Re有关,且λ=64/Re。但是值得注意的是，在实际应用的时候应该使用类似平行的曲线，但雷诺数本身并不是十分准确，所以建议取中间段曲线，不要用两边端数据。雷诺数本身只与速度，粘度和管径存在一次相关的关系，不同流体的粘度可以查表。且雷诺数是一个无因次数。
实验一 流体流动阻力测定实验
实验一流体流动阻力测定实验
实验目的：
1. 掌握流体流动阻力的测量方法；
2. 研究液体流动速度与流动阻力的关系；
3. 探究不同液体的流动阻力之间的差异。
实验器材：
1. 测量罐（配有胶管和流量计）；
2. U形玻璃管；
3. 液体（水和甘油）；
4. 秒表；
5. 卡尺。
实验原理：
在实验中，将液体从一容器倾泻到另一容器中，同时测量流量计时流量、升高高度、液体的密度和粘度等参数，然后根据流量和压力的大小计算出液体的流动阻力大小。
实验步骤：
1. 将测量罐放在试验台上，它应该与液体倾泻的容器保持水平。
2. 将U形玻璃管的两端插入液体倾泻的容器中和流入测量罐中。
3. 调整流量计，使其指针刻度为零，然后开始倾泻液体。
4. 记录下液体流动的时间和流量，以及液体的高度和温度。
5. 测量液体的密度，并计算出其粘度。
6. 重复以上步骤，倾泻另一种液体，记录相关数据。
7. 计算并比较两种液体的流动阻力。
实验注意事项：
1. 测量液体的过程中，要保持容器和测量罐平稳，以避免产生冲击和震动。
2. 测量液体的温度和粘度要准确，否则将影响结果的准确性。
3. 测量过程中，要充分排除管路和装置中的气泡。
4. 测量结束后，要及时清洗仪器，以免对下次实验造成影响。
实验一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：),,('2dd l du f u h f εμρ= （2） 其中，若实验设备已定，那么以上（2）式可写为：2),(2u d l d du f h f ⋅⋅=εμρ （3）若实验设备是水平直管，以上（3）式可写为：2),(2u d l d du f P⋅⋅=∆εμρρ （4） 所以： 22u d l P⋅⋅=∆λρ （5） 即： ),(ddu f εμρλ= （6） Re du ρμ=（7）式中: ΔP f 一直管阻力引起的压强降。
化工原理试验报告-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、测定直管摩擦系数大与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内为与Re的关系曲线。
3、测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数季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：11+J1、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:三、实验原理1、直管阻力摩擦系数大的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为:. 2 d Ap九二- -fP lu 2du pRe = 一N采用涡轮流量计测流量VV u =900冗d 2用压差传感器测量流体流经直管的压力降A P f o根据实验装置结构参数1、d，流体温度T （查流体物性p、四），及实验时测定的流量V、压力降APf，求取Re和大，再将Re和大标绘在双对数坐标图上。
2、局部阻力系数Z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：故0= 2A L ⑹P U 2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p、四），及实验时测定的流量V、压力降APf,，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数Z。
四、实验步骤1、开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关。
2、首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。
3、实验从做大流量开始做起，最小流量应控制在1.5m3/h。
由于实验数据处理时使用的是双对数坐标，所以实验时每次流量变化取一递减的等比数列这样得到的数据点就会均匀分布，时实验结果更具准确性。
实验1 流体流动阻力的测定
第二章 实验部分实验一 流体流动阻力的测定一、实验目的（1）了解流体流动阻力的测定方法。
（2）测定流体流过直管时的磨擦阻力，并确定磨擦系数λ与雷诺数Re 的关系。
（3）测定流体流过管件（本实验为闸阀）时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。
（4）了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用。
二、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，不可避免地会引起压强损耗。
这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。
1．沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低；h f =gp p ρ21-影响阻力损失的因素十分复杂，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，扩大实验结果的应用范围，可采用因次分析法将各变量综合成准数关系式。
影响阻力损失的诸因素有：（1）流体性质：密度ρ，粘度μ；（2）管路的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度e ； （3）流动条件：流速u 。
可表示为：△P=f(d,l ,μ,ρ,u,e)。
组合成如下的无因次式：,,,2⎪⎭⎫⎝⎛=∆d e d l du u Pμρφρ22Re u d e dl p∙∙∙=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛ϕρ引入⎪⎭⎫ ⎝⎛∙=d eRe ϕλ，则上式变为：gu dl pfh22∙=∆=λρ式中，λ称为直管摩擦系数，滞流时λ=64/Re ；湍流时λ与Re 的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验求得。
根据伯努利方程可知，流体通过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数ΔR 算出：△p=ΔR(ρ指－ρ水)g其中：ρ指——压差计中指示液密度，kg/m 3。
本实验中用水银作指示液，被测流体为水。
ΔR ——U 型管中水银位差，m 。
g ——重力加速度，g=9.81m/s 2。
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。
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。
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①由于流体分子在流动过程中的运动机理十分复杂，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。
流体流动阻力的测定 实验报告
实验一 流体流动阻力的测定摘要: 通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时, 借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系, 并与理论值相比较。
同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力, 并对以上数据加以分析, 得出结论。
一、目的及任务1.掌握测定流体流动阻力的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.测定层流管的摩擦阻力。
4.验证湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。
5.将所得的光滑管的λ-Re 方程与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；流体在突然扩大、弯头等管件时, 由于流体运动速度和方向的突然变化, 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, 流体流经处几何尺寸以及流动状态有光, 可表示为 p=f （d, l, u, , , ） 引入下列无量纲数群雷诺数Re=μρdu相对粗糙度d ε 管子的长径比dl从而得到),,du (p 2d ld u εμρρψ=∆令 = （Re, ）2)(Re,2u d d l pερΦ=∆ 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。
22u d l ph f ⨯=∆=λρ式中 ——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 ； 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强差和摩擦阻力系数的关系式, 即可求出摩擦阻力系数。
改变流速可测出不同Re 下的摩擦阻力系数, 这样就可得出某一相对粗糙度下管子的 -Re 关系。
流体流动阻力测定实验
实验一流体流动阻力的测定一、实验目的⒈了解测定流体直管或管件时的阻力损失方法，确定摩擦系数λ与流体Re的关系、局部阻力系数ξ。
⒉学会压差计和流量计的使用方法。
⒊识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用。
二、实验内容1．测定流体流过直管的阻力，确定摩擦系数λ与雷诺数Re的关系；2．测定阀门、管件的局部阻力系数ζ。
三、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，不可避免地要消耗一定的机械能。
管路是由直管和管件（如三通、肘管及大小弯头等）、阀件等组成。
流体在直管中流动造成的机械能损失称直管阻力。
而在通过管件、阀件等局部障碍时因流动方向和流动截面的突然改变所造成的机械能损失称局部阻力。
流体在水平管道中作定常流动时，由截面1流动到截面2的阻力损失表现在静压的降低，即所以流体流过直管时的能量损失[J/kg]λ=2dΔP1/ρlu2流体流过阀门或管件因局部阻力引起的能量损失[J/kg]ζ=2ΔP2/ρu2式中λ——摩擦系数； l ——管长，m； d ——管内径，m； u ——管内流速，m/s；ζ——阻力系数；ρ——流体密度，kg/m3; Δp1,Δp2——可由U形管压差计中的读数R值求得；Δp=(ρ指-ρ)gR ρ指——指示液的密度，kg/m3； g ——重力加速度，9.81m/s2四、实验装置流体流动测定示意图1—真空表 2—压力表 3—测压阀 4—控制阀5—涡轮流量计 6—平衡阀 7—放气阀 8—U形管压差计五、操作方法⒈选择进行实验的管路，打开其两端的阀门，同时关闭其余管路两端的阀门。
⒉打开各U形管压差计上的平衡阀及相应的测压阀。
⒊开启流量指示积算仪。
⒋转动泵轴，看其松紧是否正常。
⒌打开管路未端出口阀，关闭泵出口阀。
⒍引水灌泵。
7．开启泵的电源开关，若真空表和压力表上有读数，说明泵的转动正常，此时就可以送液。
（注意在泵出口阀关阀的情况下，泵转动不可过久，以防其发热损坏）。
8．逐渐打开出口阀，至流量指示积算仪上的指针达到满量程为止，然后关闭管路末端出口阀。
流体流动阻力实验报告
西南民族大学学生实验报告课程名称：化工原理实验教师：实验室名称：BS-305教学单位：化环学院专业：中药学班级：1101班姓名：学号：实验日期：10.31实验成绩：批阅教师：日期：一.实验名称：实验一流体流动阻力的测定二.实验目的：① 握测定流体流动阻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测定层流管的摩擦阻力。
④验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。
⑤识别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
三.基本原理：1.直管摩擦阻力系数λ测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：22fp l uhdλρ∆==⨯即，22lupdρλ∆=式中fh——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；λ——摩擦阻力系数。
滞流（层流）时，64Reλ=湍流时，雷诺数duReρμ=Aqu v=2.局部阻力系数ξ的测定：22fuhξ=，即22upρξ'∆=四.实验装置与流程：1、装置组成部分本实验装置如图1；装置相关参数在化工原理实验指导书上p21的表2-1所示。
由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同，所以表2-1中管内径只能做参考。
图1：流体阻力实验装置图1—水箱；2—离心泵；3—压力表；4—孔板流量计；5—上水阀；6—高位水槽7—曾流光流量调节阀；8—阀门管线开关阀；9—球阀；10—截止阀；11—光滑管开关阀12—粗糙管开关阀；13—突然扩大管开关阀；14—流量调节阀2、开车前准备3、流体流动阻力实验步骤①启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点一一对应。
②系统要排净气体使液体连续流动。
设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察U形压差计的两液面是否水平。
③读取数据时，应注意稳定后再读数。
测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取7组数据。
实验一 流体流动阻力的测定
1、掌握测定流体流经圆形直管时的阻力损失hf和摩擦系数λ的方法； 2、掌握测定局部阻力系数ξ的方法； 3、学习双对数坐标纸的用法，在双对数坐标图上标绘λ―Re关系曲线； 4、学习U型压差计和流量计的使用方法。实验原理
流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。
hf=ΔP/ρ= λι/dx(u^2)/2 （1-1 )
λ=2d/ριxΔPf/u^2 (1-2)
Re=ρdu/μ (1-3)
式中：
d——管径，m;
ΔPf——直管阻力引起的压强降，Pa；
u——流速， m/s；
ρ——流体的密度.kg/m3；
1、试验准备 ①将水槽注满水。 ②打开U型差压计的平衡阀，关闭离心泵出口阀门，启动离心泵，并打开转速显示仪开关。 ③打开离心泵出口阀门至最大循环几分钟，排出管路中气体，再把U型差压计上放气阀打开，让水把测压导管中气体记取U型差压计初始读数，打开出口阀，再关闭，看初始读数有无变化，如不变表明气体排尽。2、实验过程 ①测定直管阻力 调节泵出口阀门，使流量逐渐增大，在流量变化中取8～10组数据(流量小时数据密些)，流量稳定时读取数据。 ②测定局部阻力(可在测定直管阻力时同时测定)测定不同流量时的5组数据。 ③记录水温。 ④实验完毕后的检查工作 a首先关闭泵出口阀门，及仪表开关，将U型压差计上平衡阀关闭，再关泵。b 排除槽中水。
实验报告要求
1、绘出λ、Re关系曲线 2、计算闸阀局部阻力系数ξ，并求出平均值。
思考题
1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样赶气？如何检验是否赶尽？ 2.在U型差压计上装设的“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是关闭的？(不测定时开，测量时关) 3.不同管径、不同水温测定的λ、Re关系曲线能否用于空气？如何应用？ 4.如测压孔边缘有毛刺或安装就正，对静压的测量是否有影响？
化工原理 实验一
30
（5）流体在管内流动时，如要测取管截面上的 流速分布，应选用流量计测量。 A 皮托管 B 孔板流量计 C 文丘里流量计 D 转子流量计 (6）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流 速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果 只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为 原来的 1/4 倍。 （7）粘性流体在流动过程中产生直管阻力的原 因是什么？产生局部阻力的原因又是什么？
28
6.不同管径、不同水温下测定的λ～Re曲线数据能 否关联到同一曲线？ 7.在λ～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围 内变化，如何增大或减小Re的变化范围？ 8.本实验以水作为介质，作出λ～Re曲线，对其它 流体是否适用？为什么？ 9.影响λ值测量准确度的因素有哪些？
29
九、练习题
(2)全开的截止阀
式 (1—3) 中 pf 为两测压点间的局部阻力与直管 阻力之和。由于管件或阀门距测压孔的直管长 度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比可以 忽略， pf可近似认为全部由局部阻力损失引起。
2 p 2 u
的大小与管径、阀门的材料及加工精度有关。
15
(2)突然扩大与突然缩小 在水平管的两测压点间列柏努力方程式
u12 p1 u2 2 p2 hf 2 2
局部阻力
hf
p1 p2
u12 u2 2 2
2 p1 p2 u12 u2 2 2( ) u 2
可见，pf的大小除了包括局部阻力损失和可忽略的摩擦 阻力损失之外，还包括动能和静压能之间能量转换值。
(1) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小 的地方其静压能 。 (2)测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧 压差值将 ，若改用转子流量计，随 流量增加转子两侧压差值将 。 (3) 流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机 械能中的 （动能、位能、静压能）。 (4) 毕托管测量管道中流体的 ，而孔板流 量计测量管道中流体的 。
实验一流体流动阻力的测定.doc
实验一流体流动阻力的测定.doc
流体流动阻力测试是流体力学领域中一个重要的实验，它可以用来分析流体运动中受
到浮力、重力及其他外力的影响，从而更好地控制流体在管道、管棍等设备中的流动状态。
下面将介绍流体流动阻力测试的实验步骤。
1、首先，实验室应准备好相应的设备。
实验具有一台流量计，一台压力计，一个不
可熔断的管道和一台定时器，以及管棍的薄膜、堵头、控制阀等必要的仪器仪表。
2、安装管棍，管棍应安装在可控水泵和压力计入口之间，和实验室连接一个管路系统，设置一定压力，控制阀调节水流至一定流量。
3、实验测试：将薄膜张拉，使系统处于稳定状态，记录压差、流量的时变数据，把
它们纳入压力计、流量计的读数，并加上实验环境的温度，测得系统的静压阻力值。
4、校核：用实验数据与理论公式的计算差分结果进行比较，如果两者相差不大，则
认为实验结果可靠，如果相差较大，则要重新安装测试系统本身，或者改变系统流量，进
行重新测试。
实验流体流动阻力可以帮助我们更好地知晓在管道中流体受到的外力，以更好地控制
流体。
但是，受到实验环境和设备制约，实际实对流体流动阻力测试中不可避免的会存在
一定的误差，因此，在实验前，应当做好设备的校核等准备工作，减少实际测试的误差。
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.化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：流体流动阻力的测定学生姓名：学号：院（系）：年级：级班指导教师：研究生助教：实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02一、实验目的1.学习直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法；2.掌握直管摩擦阻力系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律；3.掌握局部阻力的测量方法；4.学习压强差的几种测量方法和技巧；5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验原理化工管路是由直管和各种管阀件组合构成的，流体通过管内流动必定存在阻力。
因此，在进行管路设计和流体机械造型时，阻力大小是一个十分重要的参数。
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.直管摩擦阻力系数与雷诺数的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。
流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，对水平等径管道，它们之间存在如下关系：（1-1）（1-2）（1-3）式中，为直管阻力引起的压头损失，；为管径，；为直管阻力引起的压强降，；为管长，；为流速，；为流体密度，；为流体的粘度，。
直管摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系，一般可以用曲线来表示。
在实验装置中，直管段长度与管径都已经固定。
若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。
所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速（流量V）之间的关系。
根据实验数据以及式（1-2）可以计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（1-3）计算对应的，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出两者的关系曲线。
2. 局部阻力系数的确定（1-4）（1-5）式中，为局部阻力引起的压强降，；为局部阻力系数，无因次；为局部阻力引起的压头损失，。
局部阻力引起的压强降，可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压和，使，则在之间列伯努利方程式：（1-6）在之间列伯努利方程式：（1-7）联立式（1-6）和（1-7），则有为了实验方便，称为近点压差，称为远点压差，用差压传感器来测量。
图1-1 局部阻力测量压口布置图三、实验装置与设备主要参数1.流量测量：由转子流量计测量2.直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。
3.设备主要参数：光滑管直径（mm）8.0 光滑管取压口间距（mm）1725.0粗糙管直径（mm）10.0 粗糙管取压口间距（mm）1734.0 局部阻力管直径（mm）16.0 文丘里流量计喉管内径（mm）20.0 离心泵进出口取压口间距（mm）320.0 涡轮流量计仪表系数（次/升）77 4.设备流程图图1-2 流体综合设备流程图1.水箱；2.水泵；3.入口真空表；4.出口压力表；5、16.缓冲罐；6、14.测局部阻力近端阀；7、15.测局部阻力远端阀；8、17.粗糙管测压阀；9、21.光滑管测压阀；10.局部阻力阀；11.文丘里流量计；12.压力传感器；13.涡流流量计；18.阀门；20.粗糙管阀；22.小流量计；23.大流量计；24.阀门；25.水箱放水阀；26.倒U型管放空阀；27.倒U型管；28、30. 倒U型管排水阀；29、31. 倒U型管平衡阀四、实验方法1.按下电源的绿色按钮，通电预热数字显示仪表，记录差压数字表初始值，关闭调节流量阀，按一下变频器的启动按钮，启动离心泵。
2.针对某一测试对象选择对应的流向导通阀，逆时针全开。
3.在进行阻力测点之前，应先检查导压系统内有无气泡存在。
当流量为0时，打开两阀门，若空气-水倒置U形管内两液柱的高度差不为0，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：将流量调至较大，排出导管内的气泡，直至排净为止；关闭两阀门，慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开两阀门，使液柱降至零点上下时马上关闭，使管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差为零。
4.测取数据顺序可从小流量到大流量，反之也可以，一般测15组数据。
小流量时用倒U型管压差计测量，大流量时用差压数字表测量。
在进行光滑管和粗糙管阻力测定时，流量在50L/h之内不少于4个点，以便得到滞留状态下的关系。
测定球阀局部阻力时，将球阀置于半开，在不同流量下测定近点压差和相应远点压差。
在可用倒U型管测压差时，尽量不用差压数字表测压差。
5.待数据测量完毕，关闭流量调节阀，核实差压数字表初始值，切断电源。
五、注意事项1.应当在流量调节阀关闭的情况下启动泵，以及从光滑管阻力测量转到其它测量之前，都必须检查所有流量调节阀是否关闭。
每次测定数据，须等流动稳定后方可读数。
2.测数据时，必须关闭所有的平衡阀，并且在用差压数字表时，必须关闭倒U型管的阀门，防止形成并联管路。
六、实验数据记录与处理1.将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。
（1）数据列表（见下一页）表Ⅰ：光滑管和粗糙管摩擦阻力系数与雷诺数的数据计算列表表Ⅱ：局部阻力系数的数据计算列表表Ⅰ序号测量值计算值水流量流速Re（无因次）（无因次）光滑管1 32 20 0.196 0.177 0.0581 15772 36 24 0.235 0.199 0.0551 17743 40 28 0.274 0.221 0.0521 19714 44 31 0.386 0.243 0.0608 21685 48 39 0.381 0.265 0.0504 23656 52 48 0.469 0.288 0.0528 25637 56 58.5 0.572 0.310 0.0555 27608 60 63.5 0.621 0.332 0.0525 29579 64 74 0.724 0.354 0.0538 315410 68 83 0.812 0.376 0.0534 335111 72 93 0.910 0.398 0.0534 354812 76 103 1.007 0.420 0.0531 374513 80 112 1.095 0.442 0.0521 394214 84 124 1.213 0.464 0.0523 414015 88 135 1.320 0.487 0.0519 4337水温为25℃， kg/m3，粗糙管13236404852569 0.088 0.113 0.0635 12622 12 0.117 0.127 0.0669 14193 14 0.137 0.142 0.0633 15774 15 0.147 0.170 0.0471 18925 17 0.166 0.184 0.0454 20506 19 0.186 0.198 0.0438 22077 21 0.205 0.212 0.0422 23658 606468727680848892 22 0.215 0.226 0.0388 25239 26.5 0.259 0.241 0.0414 268110 30 0.293 0.255 0.0418 283811 33 0.323 0.269 0.0413 299612 36.5 0.357 0.283 0.0412 315413 38.5 0.377 0.297 0.0394 331214 41 0.401 0.311 0.0383 346915 44 0.430 0.326 0.0376 3627平均水温为25 ℃， kg/m3， Pa·s，表Ⅱ测量值计算值水流量左液面高度右液面高度压头损失流速局部阻力系数（无因次）半开32 -1.60 -1.00 0.60 0.0586 0.0442 60.17 36 -1.70 -0.80 0.90 0.0879 0.0497 71.38 40 -1.80 -0.70 1.10 0.1075 0.0553 70.51 48 -1.95 -0.60 1.35 0.1319 0.0663 60.19 52 -2.05 -0.50 1.55 0.1515 0.0718 58.94 56 -2.15 -0.40 1.75 0.1710 0.0774 57.26 60 -2.30 -0.30 2.00 0.1954 0.0829 57.03 64 -2.40 -0.20 2.20 0.2150 0.0884 55.19 68 -2.50 0.00 2.50 0.2443 0.0939 55.58 72 -2.60 0.10 2.70 0.2638 0.0995 53.45 76 -2.70 0.20 2.90 0.2834 0.1050 51.56 80 -2.80 0.30 3.10 0.3029 0.1105 49.76 84 -2.95 0.45 3.40 0.3322 0.1161 49.44 88 -3.10 0.60 3.70 0.3615 0.1216 49.04 92 -3.40 1.10 4.50 0.4397 0.1271 54.60平均水温为25 ℃， kg/m3，局部阻力系数的平均值为56.94（2）计算过程Ⅰ.直管摩擦系数的测定（以第1组数据为例）：水温25℃为定性温度，查得kg/m3， Pa·s，20 mm 水柱的压强为水流速然后即可求得直管摩擦系数和雷诺数：Ⅱ.局部阻力系数的测定（以半开的第1组数据为例）：以水温25 ℃为定性温度，查得 kg/m3局部阻力引起的压强降：水流速：即可求得局部阻力系数：2. 在合适的坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管曲线，估计相对粗糙度。
光滑管：由于我们组测试的15个点的流量都较小，使得雷诺数都较小，基本小于4000，所以流体流动的形态主要是滞留和过渡态，湍流区只有三个点。
根据图线我们可以得到光滑管的摩擦阻力系数λ与雷诺数Re的关系。
(1)Re＜2000左右，λ与Re成线性关系。
此时λ与管壁的粗糙度无关。
(2)2000＜Re＜4000，流动形态处于过渡区。
(3)Re＞4000，流动形态处于湍流区。
经与《化学工程》P 48上图2-28对比，估计光滑管的相对粗糙度ε=0.008粗糙管：由于我们组测试的15个点的流量都较小，使得雷诺数都较小，都小于4000，粗糙管无法估计相对粗糙度ε。
七、实验误差分析：由曲线图以及数据的处理结果可以显然看出，实验测量结果与理论结果有着误差，下面对可能引起实验误差的原因进行分析：1. 调节流量的时候难以调节到准确值，导致实际流量与目标流量有差别，导致了实验误差。
2. 实验过程中出现了少量气泡，导致误差比较大。
七、实验思考与误差分析1. 本实验用水为工作介质做出的曲线，对其他流体能否使用？为什么？答：可以，用水为工作介质做出的曲线可以用于牛顿流体的类比。