管道流体阻力的测定‘
流体流动阻力的测定
流体流动阻力的测定一、实验目的（1）熟悉测定流体流经直管的阻力损失的实验组织法及测定摩擦系数的工程意义。
（2）观察摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系，学习双对数坐标纸的用法 （3）掌握流体流经管件时的局部阻力，并求出该管件的局部阻力。
二、实验原理流体在管内流动时，由于流体具有黏性，在流动时必须克服内摩擦力，因此，流体必须做功。
当流体呈湍流流动时，流体内部充满了大小漩涡，流体质点运动速度和方向都发生改变，质点间不断相互碰撞，引起流体质点动量交换，使其产生了湍动阻力，结果也会消耗流体能量，所以流体的黏性和流体的漩涡产生了流体流动的阻力。
流体在管内流动的阻力的计算公式表示为22u d l h fλ=或2212u d l p p p ρλ=-=∆式中：h 为流体通过直管的阻力（J/kg ）；△p 为流体通过直管的压力降（N/m 2）；p 1，p 2为直管上下游界面流动的压力（N/m 2）；l 为管道长（m ）；d 为管道直径（内径）（m ）；ρ为流体密度（kg/m 3）；u 为流体平均流速（m/s ）；λ为摩擦系数，无因次。
摩擦系数λ是一个受多种因素影响的变量，其规律与流体流动类型密切相关。
当流体在管内作层流流动时，根据力学基本原理，流体流动的推动力（由于压力产生）等于流体内部摩擦力（由于黏度产生），从理论上可以推得λ的计算式为Re64=λ 当流体在管内作湍流流动时，由于流动情况比层流复杂得多，湍流时的λ还不能完全由理论分析建立摩擦系数关系式。
湍流的摩擦系数计算式是在研究分析阻力产生的各种因素的基础上，借助因次分析方法，将诸多因素的影响归并为准数关系，最后得出如下结论⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=d d du k tεϕεμρλRe,2 由此可见，λ为Re 数和管壁相对粗糙度ε/d 的函数，其函数的具体关系通过实验确定。
局部阻力通常有两种表达方式，即当量长度法和阻力系数法。
当量长度法：流体流过某管件时因局部阻力造成的能量损失相当于流体流过与其相同管径的若干米长度的直管阻力损失，用符号l e 来表示，则22u d l l h e f+=∑λ阻力系数法：流体通过某一管件的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示22u h pf ζρ==∆三、实验装置本实验装置如下图，由直管、管件、控制阀、涡轮流量计、供水泵和水箱构成。
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、掌握测定流体流经直管和管件时阻力损失的实验方法。
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，掌握 U 形管压差计和倒 U 形管压差计的使用。
4、熟悉实验装置的结构和操作流程。
二、实验原理流体在管内流动时，由于内摩擦力的存在会产生阻力损失。
阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。
沿程阻力损失是由于流体在直管中流动时，流体层之间的内摩擦力以及流体与管壁之间的摩擦力所引起的能量损失。
其计算公式为：＄h_f ＝＼lambda ＼frac{l}｛d} ＼frac{u^2}｛2}＄，其中$h_f$为沿程阻力损失，＄＼lambda$为摩擦系数，＄l$为直管长度，＄d$为管道内径，＄u$为流体流速。
摩擦系数$＼lambda$与雷诺数 Re 有关，雷诺数$Re ＝＼frac{du\rho}｛＼mu}＄，其中$＼rho$为流体密度，＄＼mu$为流体粘度。
在层流区，＄＼lambda ＝＼frac{64}｛Re}＄；在湍流区，＄＼lambda$与 Re 及相对粗糙度$＼frac{＼varepsilon}｛d}＄有关，可通过实验测定。
局部阻力损失是由于流体流经管件（如弯头、三通、阀门等）时，由于流道的突然改变而引起的能量损失。
其计算公式为：＄h_j ＝＼xi ＼frac{u^2}｛2}＄，其中$h_j$为局部阻力损失，＄＼xi$为局部阻力系数。
三、实验装置本实验装置主要由水箱、离心泵、不同管径的直管、各种管件（弯头、阀门等）、U 形管压差计、倒 U 形管压差计、温度计、流量计等组成。
水箱用于储存实验流体，离心泵提供流体流动的动力。
直管和管件用于产生沿程阻力和局部阻力。
U 形管压差计和倒 U 形管压差计用于测量流体流经直管和管件前后的压强差。
温度计用于测量流体温度，流量计用于测量流体流量。
四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各设备的名称、用途和操作方法。
2、检查装置各连接处是否密封良好，确保无泄漏。
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。
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]。
管道流动阻力的测定实验报告
姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师 一、实验名称：管道流动阻力的测定二、实验目的：1. 学习U 型压差计的使用；2. 学习测量闸阀和90°弯头的局部阻力损失（h f `）的方法，计算局部阻力系数（ξ），学习直管阻力损失（h f ）的测定方法，计算出摩擦系数（λ）和雷诺准数（Re ），在双对数坐标纸上作λ-Re 关系曲线； 3. 学习流量计的标定。
三、实验原理：流体在管道中流动时，由于粘性力与涡流的存在，必然会引起能量的损失，这些损失可分为两类，即直管（沿程）阻力损失（h f ）和管件的局部阻力损失（h f `）。
1、直管阻力损失流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算： ]/[22kg J ud l h f ⋅=λ（1）式中： λ——摩擦系数l ——直管长[m] d ——管内径[m]u ——管内流速[m/s]，由下式计算：]/)[785.03600/(2s m d V u ⨯= （2） V ——流量[m 3/h]，由孔板流量计测定姓名院 专业 班 年月 日实验内容指导教师直管阻力损失由图2-2-1-1（a ）装置测定，原理如下： 在截面AA ’及BB ’之间列出柏努利方程： f BB BAA Ah p u gZp u gZ+++=++ρρ2222因是同内径的水平管段，故B A B A u u Z Z ==,，上式移项整理得： ]/[kg J p p h BA f ρ-=（3）在图2-2-1-1（a ）所示的U 形压差计内00`截面列能量方程： ρρρ)(R m g p gR gm p A s B ++=++(a)(b)图2-2-1-1 直管阻力测定姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师整理上式得：]/)[(2m N gR p p S B A ρρ-=- （4） 将上式（4）代入式（3）得： ]/[)(kg J gR gR h s f =-=ρρρ（5）式中：g=9.8[N/kg]—重力加速度R ——压差读数[水]，[m]ρs=996[kg/m 3]——水的密度，由水温查表得 ρ——气体密度，本次试验记为0[kg/m 3]若用图2-2-1-1 (b)的∩压差计测压降（本实验室采用），则由式（3）得： ]/`[kg J gR p p h BBA f =-=ρ (6)或 ]`[2O mH R gp p h BA f =-=ρ (7)式中：R`——∩压差计读数[mH 2O]将式（5）或式（4）之值入（1）中，移项整理得摩擦系数计算值。
流体流动阻力的测定
流体流动阻⼒的测定⼀、实验⽬的1、掌握层流流体经直路和管件时阻⼒损失的测定⽅法。
通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2、测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系。
3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻⼒系数ξ。
4、学会压差计和流量计的使⽤⽅法。
5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作⽤。
⼆、实验原理1、直管摩擦系数λ与雷诺数Re 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，它们之间存在如下关系：h f =ρfP ?=22u d l λ(1-1)λ=22u P l d fρ (1-2) Re =µρu d (1-3)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。
直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有⼀定的关系，这个关系⼀般⽤曲线来表⽰。
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(1-2)可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，⽤式(1-3)计算对应的Re ，从⽽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=?=' (1-4)2'2uP f ?????? ?=ρζ (1-5) 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 。
图1-1 局部阻⼒测量取压⼝布置图局部阻⼒引起的压强降'f P ? 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、下游开两对测压⼝a-a'和b-b'，见图1-1，使ab ＝bc ；a'b'＝b'c'则：△P f ，a b =△P f ，bc ；△P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇在a-a'之间列⽅程式： P a －P a ＇=2△P f ，a b +2△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (1-6) 在b-b'之间列⽅程式： P b －P b ＇=△P f，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇f=△P f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (1-7) 联⽴式(1-6)和(1-7)，则：'f P ?=2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇)为了实验⽅便，称(P b －P b ＇)为近点压差，称(P a －P a ＇)为远点压差。
流体管路流动阻力系数的测定
流体管路流动阻力系数的测定1 绪论流体基本理论为物理设计工程提供了基本的设计和分析方法，而流体管路流动阻力系数是求解流体传动系统、蒸汽系统、水喷射柴油发动机系统等的基本模型，已广泛地用于工程设计和实验测试的方法中。
应用阻力系数来分析流体流动在管路系统中的分布特性及流动状态，对工程设计中的管路系统有重要的导向作用，其精确的测试对工程实际应用至关重要。
2 流体管路流动阻力系数的测定主要从两个方面考虑，即实验测定管路内部阻力系数和实验测定管路外部阻力系数。
实验参数主要包括管路外表面断面积、流体性能参数、流体流量和管路弯曲参数等，其中流体性能参数对实验结果影响最大。
（1）内部阻力系数测试管路内部阻力基本理论分析公式是：f = 0.0775(N/D)(ρ/μ)0.5。
其中f是管道内部阻力系数，N为流体质量流量，D为管径，ρ为流体密度，μ为流体粘度。
另外，直管情况下，管路内部阻力系数计算公式f = 0.0225(N/D2)(ρ/μ)0.5，弯曲情况下，管路内部阻力系数计算公式f = 0.075(N/D2)(ρ/μ)0.5。
管路内部阻力系数测试一般采用内部试验管路，通过在里头装压力表，测量管路端部压力差，得到阻力系数f。
流体流动在管路系统中的外部阻力系数的近似计算公式是：f = k/D，其中f是管道外部阻力系数，k是摩擦係数，D为管径。
外部阻力系数测试一般采用蒙特卡洛试验，一般原理是通过在不同管路中改变流体流量，来获得不同的阻力表达式，从而求取摩擦係数。
3 结论流体管路流动阻力系数是求解流体传动系统、蒸汽系统、水喷射柴油发动机系统等的基本模型，精确的测试对工程实际应用至关重要。
管路内部阻力系数的测试主要通过在管路内安装压力表，测量压降求出；外部阻力系数测试一般采用蒙特卡洛法，通过获得不同的阻力表达式求取摩擦係数。
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。
流体流动阻力测定实验
流体流动阻力测定实验一、实验目的⒈学习管路能量损失（hf），直管摩擦系数（λ）的测定方法。
⒉掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。
⒊学习压强差的几种测量方法和技巧。
⒋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测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。
⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数l与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。
三、实验原理1.摩擦系数的测定：h f=λ（L/d）(u2/2)λ=h f(d/L)(2/u2)λ--摩擦系数；h f-- 能量损失；d--管内直径，m;L--测压点距离；m;u--流速，m/s;流速的测定可以用流速计，也可以根据单位时间获得流体体积的“容积法”实测流量反推流速，由于已知d、u,则Re=duρ/ μρ--被测流体密度 kg/m3;μ--被测流体粘度PaS;ρ和μ可由测量流体温度查表取得，根据柏努利方程h f=(z1-z2)g+(u12-u22)/2对任一管路而言。
两截面间的能量损失，可以根据在两截面上测出L、z、ρ、u等值计算出。
如果在一条等直径的水平管上选取两个截面时，z1=z2:u1=u2,柏努利方程可以简化为：h f=(p1-p2)/ρ这样根据测量压差及流量便可以推出一定相对粗糙度时直管的λ-Re关系。
2.弯头局部阻力系数测定：局部阻力系数的测定与摩擦系数测定一样ξ=h f(2/u2)只要计算出能量损失h f和流体流速u即可。
四、实验任务：1.Dg40管的摩擦系数测定2.90℃弯头局部阻力系数测定3.绘制λ～Re曲线关系图。
五、实验步骤：1.水箱充水至80%。
然后调节仪表，MMD智能流量仪及LW-15 型涡轮流量计。
（一般实验室的老师已准备好）2.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
3.关闭离心泵的出口阀,以免启动电流过大,烧坏电机。
启动离心泵。
4.排气：a.管路排气。
b.侧压导管排气。
c.关闭平衡阀，缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡，注意：先排进压管，后排低压管（严防压差计中水银冲走），排气完毕。
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实验报告：流体流动阻力的测定摘要：本实验通过测量流体在管道中的压降，来确定流体流动阻力的大小。
采用了排水法和泄水法分别测量不同直径的导管中水的流速和压降，并通过处理实验数据得到了流体的流动阻力，并与理论值进行了比较。
引言：液体或气体在管道中流动时会遇到一定的阻碍力，即流动阻力。
流动阻力的大小与管道直径、流速、流体性质等因素有关，因此需要进行实验测定。
实验仪器和材料：1. 导管：直径分别为2cm、4cm、6cm的塑料导管。
2.水泵：用于提供水流。
3.节流装置：用于调节水流量。
4.U型水银压力计：用于测量压降。
5.超声波流速仪：用于测量流速。
6.计时器：用于计时。
7.温度计：用于测量流体温度。
实验步骤：1. 将2cm直径的导管连接至水泵和节流装置，并调节节流装置使水流量适中。
2.打开水泵，使水开始流动，打开计时器记录时间。
3.使用超声波流速仪测量水在导管中的流速，并记录测量值。
4.同时使用U型水银压力计测量水在导管两端的压降，并记录测量值。
5.根据实验数据计算流体的流动阻力，并记录结果。
6. 重复以上步骤，分别对4cm、6cm直径的导管进行实验测量。
实验数据与结果：对于2cm直径的导管，测得的流速为0.032m/s，压降为2cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.053Pa·s/m^3对于4cm直径的导管，测得的流速为0.024m/s，压降为4cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.083Pa·s/m^3对于6cm直径的导管，测得的流速为0.018m/s，压降为6cm水柱。
通过计算得出流动阻力为0.093Pa·s/m^3讨论与分析：通过实验测量得到的流动阻力与导管直径成反比，与流体流速成正比。
这与理论预期是一致的。
由于实验条件的限制，实验中可能存在误差，例如流速和压降的测量误差、流体温度的变化等。
同时，水的物理性质也可能受实验环境的影响而发生变化，因此计算得到的流动阻力也可能不完全准确。
3管路流体阻力的测定
பைடு நூலகம்
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。
4扩大与 缩小试 验管；
5孔板流 量计；
6阀门； 7转换阀
组； 8高位排
气水槽
四、实验方法
1.实验前准备工作须按如下步骤顺序进行操作：
（1）先将水灌满循环水槽，然后关闭试验导管入口的调节阀，再启 动循环水泵。待泵运转正常后，先将试验导管中的旋塞阀全部打开， 并关闭转换阀组中的全部旋塞，然后缓慢开启试验导管的入口调节阀。 当水流满整个试验导管，并在高位排气水槽中有溢流水排出时，关闭 调节阀，停泵。 （2）检查循环水槽中的水位，一般需要再补充些水，防止水面低于 泵吸入口。 （3）逐一检查并排除试验导管和联接管线中可能存在的空气泡。排 除空气泡的方法是，先将转换阀组中被检一组测压口旋塞打开，然后 打开倒置U形水柱压差计顶部的放空阀，直至排尽空气泡再关闭放空 阀。必要时可在流体流动状态下，按上述方法排除空气泡。 （4）调节倒置U形压差计的水柱高度。先将转换阀组上的旋塞全部关 闭，然后打开压差计顶部放空阀，再缓慢开启转换阀组中的放空阀， 这时压差计中液面徐徐下降。当压差计中的水柱高度居于标尺中间部 位时，关闭转换阀组中的放空阀。为了便于观察，在临实验前，可由 压差计项部的放空处，滴入几滴红墨水，将压差计水柱染红。 （5）在高位排气水槽中悬挂一支温度计，用以测量水的温度。 （6）实验前需对孔板流量计进行标定，作出流量标定曲线。
流体流动阻力的测定实验
实验5 流体流动阻力的测定实验一、实验目的1. 掌握流体流经直管和阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律和流体流动阻力对工程的实际意义。
2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，将所得的λ～Re 方程与经验公式比较。
3. 测定流体流经阀件时的局部阻力系数ζ。
4. 学会差压计和流量计的使用方法。
5. 观察组成管路的各种管件、阀件并了解其作用。
二、实验原理流体输送管路是由直管、管件和阀件组成。
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。
这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力，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。
（一）沿程阻力（直管阻力）流体在水平等径圆管中稳定流动时，在截面1和截面2间的阻力损失表现为压力降低。
即ρρpp p h f ∆=-=21 （6-1）影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，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，简化实验工作难度，使实验结果具有普遍意义，可采用量纲分析方法将各变量组合成准数关联式。
根据实验结果分析，影响阻力损失的因素有三类变量。
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ε；3. 流动条件：流速u ；可将阻力损失与各变量之间表示为如下的函数形式),,,,,(ερμu l d f p =∆ （6-2）根据量纲分析法，可将上述各变量间的关系转变为无因次准数之间的关系),,(2d d l du up εμρρΦ=∆ （6-3）2),(2u d l d du p⋅⋅=∆εμρϕρ （6-4） 令 ),(ddu εμρϕλ= （6-5） 则 22u d l ph f ⋅=∆=λρ （6-6） 式中 Δp ——压力降，Pa ；h f ——直管阻力损失，J/kg ； ρ——流体密度，kg/m 3；λ——直管摩擦系数，无因次；层流 (滞流)时，λ＝64/Re ；湍流时λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数，需由实验确定；l ——直管长度，m ； d ——直管内径，m ； ε——管壁绝对粗糙度，m ； u ——流体流速，m/s ，由实验测定。
流体流动阻力的测定
g
g
其中：ρ 0——压差计中指示液密度，kg/m3。本实验中用水银作指示液，被测流体为 水。
Δ R——U 型管中水银位差，m。 g——重力加速度，g=9.81m/s2。
2、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； 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
10、实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验现场。
五、数据记录及数据处理
数据记录如表 1-1 所示，数据处理如表 1-2 所示。
表 1-1 直管阻力及局部阻力记录表
t=
℃
涡轮流量计系数 N=
转/（L/s）
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 平衡
水温/℃
涡轮转数
直管阻力 左读数/cm
局部阻力 左读数/cm
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、流动阻力 流动阻力包括沿程阻力和局部阻力二部分，常采用 U 管压差计测量，其依据：
hf= p1 p2 (0 )gR [ m]
可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度
与管件，阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为 l ，各种局部阻力的当量
长度之和为∑Le，则流体在管道中流动时的总阻力损失∑hf 为：
∑hf = λ l le u2 。 d 2g
（2）阻力系数法
六、实验报告
按正规要求的格式书写实验报告，书写本实验报告时，还注意以下事项： 1、根据实验结果，在双对数坐标纸上描绘λ =f(Re)的曲线或在直角坐标纸上描绘 lg
管路流体阻力的测定课件
目录
• 管路流体阻力概述 • 管路流体阻力测定方法 • 管路流体阻力测定实验 • 管路流体阻力测定结果分析 • 管路流体阻力测定案例研究
01
管路流体阻力概述
定义与特性
定义
管路流体阻力是指流体在管路中 流动时，由于流体的粘性、管路 结构、流速等因素所引起的流体 与管壁之间的摩擦力。
结果误差分析
测量 error
测量过程中可能存在的误差，如仪表误差、读 数误差等。
Systematic error
由于实验设备、环境等因素引起的误差，具有 一定的系统性。
Random error
由于随机因素引起的误差，具有一定的随机性。
结果应用与改进建议
应用
测定结果可用于指导管路设计和优化 ，提高流体输送效率，减少能源消耗 。
通过调节水泵的转速或阀门开 度，改变流体的流量，重复上
述步骤，获取多组数据。
结束实验
关闭水泵，断开电源，拆卸实 验设备，整理实验数据。
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，详细记录每组实验条件下压力计和流量计的 读数，以及对应的流量值。
数据处理
根据实验数据，绘制流体阻力与流量的关系曲线，分析流体 阻力的变化规律，并得出实验结论。
压力损失法
总结词
通过测量流体在管路中的压力损失来计算流体阻力。
详细描述
在已知管路特性的条件下，通过测量流体在管路中的压力损失，结合管路的特性参数（如管径、长度、流体密度 等），计算出流体阻力。压力损失法适用于各种类型的管路流体阻力的测定，具有操作简便、可靠性高等优点。
03
管路流体阻力测定实验
实验设备与材料
特性
流体阻力的大小与流体的性质、 管路的结构、流速等因素有关， 它是一个与流体的流动状态密切 相关的物理量流体的粘性，流体在管路中 流动时，会与管壁产生摩擦力， 这是流体阻力产生的主要原因之
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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Ｒe 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"
2
11、"
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
或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀５调节其流量。
２、管路上设置三组Ｕ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 f 或压力降△p 表示，并可用实验方法直接测定。
１、直管阻力H f 及直管摩擦系数λ 直管阻力H f 及直管摩擦系数λ的关系为
2
2
1u d l H f ∙∙=λ ［Ｊ／kg ］ （１）
式中：1l ——直管的测试长度 ［m ］；d ——测试管的内径 ［m ］； u ——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 1的直管所产生的直管阻力H f 可用Ｕ型差压计测得，
若已测得的差压计读数为R f （cmccl 4）。
根据柏努利方程（0,02
2
=∆=∆z u ）及流体静力学原理可得： g R g R p
H f f O
H O H ccl O
H f ∙=⨯∙∙-=∆=
-006.01022
2
4
2
ρρρρ ［Ｊ／kg ］ （２）
式中：g ＝９.８０７2
/s m
流体的流速u 可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数Ｒ（cm Ｈg ），按下式求得：
n aR u = ［m ／s ］
（3）
其中："1装置：a =0.4166 n=0.5016 "2装置：a =0.4309 n=0.4896
"3装置：a =0.3621 n=0.5058 "4装置：a =0.3638 n=0.5029
于是由式（1），（2），（3）可得n
f f R
u l g dR u
l dH 2
12
1012.02∙=
=
λ （4）
又已知雷诺数 μ
ρ
du =
Re （5）
式中：ρ——流体（水）的密度 [kg/3
m ]； μ——流体（水）的粘度 [Pas]。
若测得流体的操作温度t ，查取ρ、μ，再根据一对
u f H -值，由式（4），（5）便可求得一对Re
-λ值，因而，在不同流速下，可得到一系列Re -λ值，标绘在双对数坐标纸上，即可得到Re -λ关系曲线。
2、局部阻力H ’f 与局部阻力系数ζ； 局部阻力H ’f 与局部阻力系数ζ的关系为：
[J/kg] （6）
管件的局部阻力也可由U 型差压计测取，但因管件所引起的流速大小和方向的变化而产生旋涡，需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直管l 2的总阻力∑f
H
，然
后减去这一段直管l 2的直管阻力H f1，就可得到管件的局部阻力H ’f 。
1
2
1'
l l H H H H H f f f f f ∙
-=-=
∑∑ （7） 若已测得包括管件在内的压差读数为R ’f （cmHg ），利用式（2）可得：
g R H
f f
∙=∑'126.0 [J/kg]
于是由式（3），（6），（7）得
n
f f f R
a l l g R g R u
H 22
1
2'2
'012.0252.02∙-∙=
=
ζ （8）
通过实验测得不同流速u 下对应的H ’f 值，利用式（5）、（8）便可算出不同Re 下的ζ值，ζ值与管件的几何形状及流体的Re 有关。
但当Re 大到一定值后，ζ值与Re 关系为一定值。
四．实验步骤
1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。
然后打开出口阀至最大；
2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的A 、B 、C 阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零，并关闭各U 型差压计上的平衡阀C ，如果差压计读数为零时，则表示系统内空气已排净。
若差压计读数不为零，则需重新排气。
3、测量数据，整个实验测取7—9组数据，要求实验点分布均匀。
最简易的方法是从最大流量做起，调小流量时，流量计的压差读数R 每次均较前次减少三分之一。
4、打开差压计平衡阀C ，关闭出口流量调节阀，结束本实验。
五、实验数据记录及处理
表1：实验装置参数
表2：其他数据
表3：原始数据
根据n
aR u =，且"1装置：a =0.4166 ；n=0.5016，可得
u=0.4166·R 0.5016
—— ①
将由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数R f1（cm Ｈg ），代入①式，计算得流体的流速u 并记录在表4中；
根据 ——②
R f2为直管所产生的直管阻力测得的差压计读数，将其代入②式，计算得直管阻力H f 并记录在表4中；
根据 ——③
H f 为直管阻力，u 为流体的流速，代入③式，计算得直管摩擦系数λ并记录在表4中； 根据
μ
ρ
du =
Re ——④
ρ为流体（水）的密度，取1.0g ·cm 3；μ为流体（水）的粘度，取1.005×10-3 Pa ·S ；d 为直管直径，取0.035m 。
将上述数据代入式④，计算得不同流速雷诺数Re 并记录在表4中；
表4：数据处理结果
根据计算所得直管摩擦系数λ和雷诺数Re ，分别计算其对数得lg λ和lgRe ，如下： 表5：lg λ和lgRe
将上表数据标绘在双对数坐标纸上，即可得到Re -λ关系曲线。
如下图所示：
lg λ-lgRe 关系图
根据柏拉修斯（Blasius ）公式 λ=0.3164/Re 0.25（适用范围Re=3×103～1×105）
六．思考题
1、若已测得水银—水差压计的读数为R f （mHg ），试证明其与阻力H f 的关系为：
g R H f f ∙=6.12 [J/kg]
答：H f =Δp/ρ
H2O =ρHg ·R f ·g /ρH2O =13.6·R f ·g
2、紧靠流量计前后测得的压差，是否代表流体流过流量计的永久阻力损失？为什么？
答：不是。
因为紧靠流量计前后测得的压差为流体在直管内由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管阻力
和流体在流经变径、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之和。
这和流体流过流量计时的流速有关，不代表流体流过流量计的永久阻力损失。
3、如图C 所示的差压计，当测试管路中有水流过时，问： （1）当A 、B 阀通，C 阀关时，差压计读数代表什么？
（2）当A 、B 、C 阀全开时，差压计读数又代表什么？ 答：无图C ，不会做……
七．心得体会
1、实验前，要确保系统内的空气已经被排除干净。
通过观察差压计的读数，若均为零，说明系统内的空气已排干净；若不为为零，则表明，系统内的空气没排干净，需排尽空气后实验。
2、由于第三个差压计装置损坏，所以无法测量局部阻力大小，但计算方式与直管摩擦阻力类似，但需注意的是，第三个差压计读书得到的是局部阻力和直管阻力之和。
3、实验装置比较庞大，但其实构造很简单，抽真空以及切断电源时需要注意。
切断电源前需关闭引水阀和截止阀，防止压力过大。