流体流动阻力测定实验报告

嘉应学院化学实验教学中心实验报告

学生姓名专业班级学号

课程名称化工原理实验实验指导老师实验时间

实验题目：流体流动阻力测定实验

一、数据记录

1、实验原始数据记录如下表：

离心泵型号：MS60/0.55，额定流量：60L/min, 额定扬程：19.5mN，额定功率：0.55kw 流体温度t=21.3℃

直管基本参数管内径（mm）测量段长度（cm）

局部阻力20 95

光滑管20 100

粗糙管21 100

序号流量m3/h 光滑管高度差（cm）粗糙管高度差（cm）局部阻力高度差（cm）

1 3.

2 34.5 47.

3 11

2 3 30.9 41.1 10.2

3 2.8 27.1 36.8 8.7

4 2.6 23.3 31.6 7.7

5 2.4 20.8 27 5.6

6 2.2 1

7 23.2 5.6

7 2 14.8 18.5 4.5

8 1.8 12.3 15.6 2.6

9 1.6 9.9 12.4 2.6

10 1.4 7.8 9.6 2.1

2、根据公式ΔP f=ρgR (注：本实验采用倒U型压差计)计算出各管道的压差如下表

序号流量m3/h 光滑管压差

（KPa）

粗糙管压差

（KPa）

局部阻力压差

（KPa）

1 3.

2 3.378 4.632 1.077

2 3 3.026 4.025 0.999

3 2.8 2.65

4 3.604 0.852

4 2.6 2.282 3.094 0.754

5 2.4 2.037 2.644 0.548

（续表）

3、由t=21.3℃查得水的密度ρ=998.2kg/m3 ,水的黏度μ=9.81*10^-6，根据公式水的流速

2

900d

V

u

π

=（m/s），雷诺数

μ

ρ

du

=

Re，流体阻力

ρ

1000

⨯

∆

=

P

H

f

，阻力系数2

2

Lu

d

H

f

=

λ，ξ=

gu2

f'

Δ

2

ρ

P

，并以标准单位换算得

光滑管数据处理结果如下表

序号流量m3/h 流速m/s 阻力系数λ雷诺数Re 流体阻力J/kg

1 3.

2 2.8309 0.01689357609.8021 3.3845

2 3 2.6539 0.01721554009.1895 3.0313

3 2.8 2.4770 0.01733250408.5768 2.6585

4 2.6 2.3001 0.01728246807.9642 2.2857

5 2.4 2.1231 0.01810743207.351

6 2.0405

6 2.2 1.9462 0.01761239606.7389 1.6677

7 2 1.7693 0.01855236006.1263 1.4519

8 1.8 1.5924 0.01903532405.5137 1.2066

9 1.6 1.4154 0.01939128804.9010 0.9712

10 1.4 1.2385 0.01995425204.2884 0.7652

粗糙管数据处理结果如下表

序号流量m3/h 流速m/s 阻力系数λ雷诺数Re 流体阻力J/kg

1 3.

2 2.5677 0.029********.4782 4.6401

2 3 2.4072 0.029********.3233 4.0319

3 2.8 2.2467 0.03003848008.168

4 3.6101

4 2.6 2.0862 0.029********.013

5 3.1000

5 2.4 1.9258 0.029********.858

6 2.6487

6 2.2 1.7653 0.03067537720.7038 2.2759

7 2 1.6048 0.2959734291.5489 1.8149

8 1.8 1.4443 0.03081230862.3940 1.5304

9 1.6 1.2838 0.03099727433.2391 1.2164

10 1.4 1.1234 0.0313*******.0842 0.9418

序号流量m3/h 光滑管压差（KPa）粗糙管压差（KPa）局部阻力压差（KPa）

6 2.2 1.665 2.272 0.548

7 2 1.449 1.812 0.441

8 1.8 1.204 1.528 0.255

9 1.6 0.969 1.214 0.255

10 1.4 0.764 0.940 0.206

局部阻力管数据处理结果如下表

序号流量m3/h 流速m/s 阻力系数λ雷诺数Re 流体阻力

J/kg

局部阻力系数ξ

1 3.

2 2.5677 0.0056754866.4782 4.6401 0.027453

2 3 2.4072 0.0059851437.3233 4.0319 0.028964

3 2.8 2.2467 0.0058548008.168

4 3.6101 0.028359

4 2.6 2.0862 0.0060144579.013

5 3.1000 0.029110

5 2.4 1.9258 0.0051341149.858

6 2.648

7 0.024846

6 2.2 1.7653 0.006137720.7038 2.2759 0.029569

7 2 1.6048 0.0059334291.5489 1.8149 0.028751

8 1.8 1.4443 0.0042430862.3940 1.5304 0.020508

9 1.6 1.2838 0.0053627433.2391 1.2164 0.025955

10 1.4 1.1234 0.00565524004.0842 0.9418 0.027382

0.00559

绘制粗糙管路的双对数λ-Re曲线如下图示：

根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程λ=0.3164/（Re0.25），计算其误差，计算结果如下

试验次数阻力系数λ雷诺数Re

柏拉修斯方

程计算结果

误差

1 0.016893 57609.8021 0.02042266 0.172831

2 0.017215 54009.1895 0.02075485 0.170555

3 0.017332 50408.5768 0.0211159

4 0.179198

4 0.017282 46807.9642 0.0215108 0.19659

5 0.018107 43207.351

6 0.02194558 0.174914

6 0.017612 39606.7389 0.02242819 0.214738

7 0.018552 36006.1263 0.02296902 0.192303

8 0.019035 32405.5137 0.02358206 0.192819

9 0.019391 28804.901 0.02428678 0.201582

10 0.019954 25204.2884 0.02511122 0.205375 二、结果分析

（1）光滑管结果分析：

曲线表明，在湍流区内，光滑管阻力系数随雷诺数增大而减小，进入阻力平方区（也称完全湍流区）后，雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱，阻力系数基本趋于不变。按本实验装置

判断：该光滑管的阻力系数和雷诺数关系，近似适合柏拉修斯（Blasius）式，即

25

.0

Re

3164

.0

=

λ

（5000

（2）粗糙管结果分析：

曲线表明，在湍流区内，粗糙管阻力系数随雷诺数增大而减小，进入阻力平方区（也称完全湍流区）后，雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱，阻力系数基本趋于不变。

（3）局部阻力管结果分析：

雷诺数对局部阻力管阻力系数影响不大，而且局部阻力管阻力系数远远大于其他管的阻力

三、思考题

1.在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？

答：应该关闭。应为这样可以把管道中的气泡全部排出。

2.如何检测管路中的空气已经被排除干净？

答：在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。

3.以水做介质所测得的λ－Re关系能否适用于其他流体？如何应用？

答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行的曲线，但雷诺数本身并不是十分准确，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，粘度和管径一次相关，不同流体的粘度可以查表。

4.在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ－Re数据能否关联在同一条曲线上？答：一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。另外，不要奢望可以做出一个多项式之类的好的曲线，这是不可2.一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。

5.如果在测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？

答没有影响.静压是流体内部分子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响.