流体力学综合实验-实验报告

过程工程原理实验

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： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生姓名： 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

Ⅰ、流体流动阻力测定

一、实验目的

⑴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。

⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、基本原理

⑴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：

212

2

f

f p p p l u h d λρ

ρ

∆-=

=

= ⑴

即 2

2f

d p lu λρ∆=

⑵

Re du ρμ

=

⑶

采用涡轮流量计测流量V

2

900V

u d π=

⑷

用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。

根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。

⑵局部阻力系数ζ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：

'2

'2f

f

p u h g g

ζ

ρ∆== ⑸ 专业： 化学工程与工艺 姓名： 学号：

日期：2013/9/29 地点：教十1208

装

订

线

故

'

2

2

f

p

u

ζ

ρ

∆

=⑹

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ρ、μ），及实验时测定的流

量V、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。

三、实验装置与流程

实验装置如下图所示：

1、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、局部阻力18、局部阻力

图1 实验装置流程图

装置参数：

名称材质管内径/mm 测量段长度/mm

光滑管不锈钢管21 1000

粗糙管镀锌铁管22 1000

局部阻力闸阀22 640

局部阻力截止阀21 620

四、实验步骤

⑴首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出

口阀缓缓开到最大。

⑵对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。

⑶缓慢转到调节阀，调节流量，让流量从最大到1.53

/m h 范围内变化，并且让流量按等比变化。每次改变流量，待流动达到稳定后，分别记下流量值、直管压差和阀门压差。

⑷实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。

五、数据记录及处理

当水温T=27.1℃时，密度ρ=996.4kg/cm3，粘度μ=0.860*0.001Pa ·s 。 根据式⑵、⑶、⑷、⑹，以及公式 阀门压差 '

'

1

()()f f f l p p p l

∆=∆-∆测量直管 可计算得到如下结果：

⑴光滑管

序号

流量V/(m3/h) 平均流速

直管压差直管阻力摩擦雷诺准数Re 截止阀压差

局部阻力系

2 4.54 3.64 6.44 0.0205 88633.86 52.20 7.90

3 3.85 3.09 4.81 0.0212 75163.08 36.40 7.66

4 3.31 2.66 3.70 0.0221 64620.72 25.70 7.31

5 2.81 2.25 2.78 0.0230 54859.28 17.10 6.75

6 2.36 1.89 2.03 0.0239 46073.99 10.50 5.88

7 2.05 1.64 1.60 0.0249 40021.90 6.70 4.97 8

1.74

1.40

1.20

0.0259

33969.81

3.40

3.50

平均局部阻力系数 ξ=6.566*0.001 ⑵粗糙管

序号

流量平均流速直管压差直管阻力摩擦系雷诺准数

截止阀压差局部阻力系

2 4.78 3.49 9.7

3 0.0352 89077.56 12.53 0.97 3 4.0

4 2.9

5 6.99 0.0354 75287.31 9.0

6 0.99 4 3.43 2.51 5.11 0.0359 63919.6

7 6.5

8 0.9

9 5 2.93 2.14 3.78 0.0364 54601.94 4.87 1.01 6 2.50 1.83 2.82 0.0373 46588.68 3.64 1.03 7 2.09 1.53 2.02 0.0382 38948.14 2.61 1.06

平均局部阻力系数 ξ=1.02*0.001 作λ～Re 曲线：