管道阻力的测定

弯道阻力的测定

一、 实验目的

（1） 学习管路阻力损失（f h ）、管路摩擦系数（λ）、管件局部阻力

系数（ζ）的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论的认识； （2） 学习对数坐标纸的用法； （3） 了解压力传感器的工作原理。 二、 实验任务

（1） 测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺系数的关系；

（2） 测定流体流动属滞留状态时，直管摩擦系数与雷诺系数的关系； （3） 测定o 90标准弯头的局部阻力系数。 三、 试验方法及其理论原理 1摩擦系数测定法

直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙（d ε）的函数，即

)(Re,d εφλ=，因此，相对粗糙度一定，λ与Re 有一定的关系。

根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如下的关系：

22

u d l h f

λ

= （1）

式中：f h ——阻力损失，kg J ；

l ——管段长度，m ； d ——管径，m ；

u ——平均流速，s m ；

λ——摩擦系数。

管路的摩擦系数是根据这一原理关系来测定的。对已知长度、管径的直管，在一定流速范围内，测定阻力损失，然后按式（1）求出摩擦系数。根据能量横算方程

f h u

g z P u g z P +++=++

+2

22

22211

ρωρ （2） 在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定λ～Re 的关系，则这两截面间管段的阻力损失变简化为

ρ

2

1P P h f -=

（3）

两截面就爱你管段的压力差为（21P P -）可用U 形管压差计测量，也可以使用压力变送器进行测量。压力变送器是一种能感受的压力，并按照一定的规律将压力信号转变成可用的统一的电信号输出的期间或装置。夜里变送器的输出信号与压力心寒之间有一给定的连续现行函数关系，变送器内部装有专用放大电路，其统一的标准信号通常为4～20mA ，1～5A ，本实验使用差压变送器测取流体通过两截面的压强差，故可计算出f h 。

用无论流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知d 的情况下流速可以通过式u d V 24

π

=

计算，由流体的温度可查得流体的密度

ρ、粘度μ，因此，对于每一组测得的数据可跟别计算出对应的λ和

Re 。

2，局部阻力系数测定 根据局部阻力系数的定义：

2

2

u h f ζ

= （4）

式中：ζ——局部阻力系数。

只要测出流体经过管件时的阻力损失f h 以及流体在名义直径和关键

相同的管路中的流速ｕ和阻力损失f h ，即可计算出阻力系数。流体经过关键是的阻力损失f h 的测定与直管阻力测定方法相同，不过在测定阻力损失时，测定孔不能再紧靠管件处，否则静压强差难以测定。另外，还有一个重要原因，即管件的阻力损失不仅是流体通过管件的损失，还包括由于流体通过管件时，其前后扰动加强，使得前后一小段管子内管壁摩擦增加的损失。通常测压孔都开设在距管件一定距离的管子上，这样测出的阻力损失包括了管件和直管两部分，因此，计算管件阻力损失时应扣除直管的阻力损失。

四、 实验记录及数据处理

管件d = 36.5mm =0.0365m 水温 5.2C ο

大气压_____Pa 直管长度l = 2.0 m 直管阻力系数：

弯头阻力系数

直管阻力系数的计算：

以第八组实验数据计算：=-21p p 0.000033 MPa

=33Pa

流量为：=V 3.780 h m

3

=0.00105 s

m 3 则：s m d V

u 009.10365.04

14.300105

.04

2

2

=⨯=

=

π

由表查的：20C o 时：

流体的密度为：=ρ998.2 3

m Kg

粘度为：μ=1.005 ⨯ 310- []a Pa ⋅

则f h 为：[]水柱m p p h f 0331

.02

.99833

2

1==-=ρ

得：00118.02

009.10365.020331

.02

2

2==

=

u d l h f λ 同理：

第一组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

3196

.0

2.

998

319

2

1=

=

=

00102

.0

=

λ

第二组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

2575

.0

2.

998

257

2

1=

=

=

00103

.0

=

λ

第三组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

2114

.0

2.

998

211

2

1=

=

=

00114

.0

=

λ

第四组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

1643

.0

2.

998

164

2

1=

=

=

00123

.0

=

λ

第五组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

1262

.0

2.

998

1260

2

1=

=

=

00111

.0

=

λ

第六组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

0882

.0

2.

998

88

2

1=

=

=

00116

.0

=

λ

第七组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

0591

.0

2.

998

59

2

1=

=

=

00117

.0

=

λ

第九组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

0140

.0

2.

998

14

2

1=

=

=

00096

.0

=

λ

第十组实验数据计算：

[]

水柱

m

p

p

h

f

0.0

2.

998

2

1=

=

=

00000

.0

=

λ