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 f

2lu1,,,,H ,,,kg, (,) f2d

dl式中:——直管的测试长度 ,m,;——测试管的内径 ,m,; 1

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的直管所产生的直管阻力H可用,型差压计测得，1f

2,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,,HOHO22

2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: u

n ,m,s, (3) u,aR

其中:装置:=0.4166 n=0.5016 装置:=0.4309 n=0.4896 1"2"aa

3"装置:=0.3621 n=0.5058 装置:=0.3638 n=0.5029 4"aa

dHdRg20.012,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/m

μ——流体(水)的粘度 [Pas]。

,,Re若测得流体的操作温度t，查取ρ、μ，再根据一对值，由式(4)，(5)便可求得一对Hf,u

,,Re,,Re值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，标绘在双对数坐标纸上，即可得到关系

曲线。

2、局部阻力H’与局部阻力系数ζ; f

局部阻力H’与局部阻力系数ζ的关系为: f

[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，

H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的总阻力，然2,f

后减去这一段直管l的直管阻力H，就可得到管件的局部阻力H’。 2f1f l'2HHHHH,,,,, (7) ,,1fffffl1若已测得包括管件在内的压差读数为

R’(cmHg)，利用式(2)可得: f

'H,0.126R,g [J/kg] ,ff

于是由式(3)，(6)，(7)得

l'2RgRg0.252,,0.012,'ffH2lf1 (8) ,,,222nuaR

通过实验测得不同流速u下对应的H’值，利用式(5)、(8)便可算出不同Re下的ζ值，ζ值与f

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

离心泵型号 IS50-32-125A 流量 11.5M3/h 轴功率 0.9千瓦效率 57% 杨程17m 转数 2900转/分直管内径 0.035m 直管长度 1m

表2:其他数据

33Hg密度 13.59g?cm CCl密度 1.595g?cm 4

3 ,, HO密度 1.0g?cmHO粘度,,,,,×,,Pa?S 22

表3:原始数据

Hg CCl4 NO R(cm) R(cm) f1f2

e(cm) f(cm) c(cm) d(cm)

40.31 90.81 1 70.51 30.20 91.11 0.30

28.06 64.17 2 64.31 36.25 77.72 13.55

19.36 45.17 3 59.81 40.45 68.33 23.16

12.83 30.25 4 56.48 43.65 60.75 30.50

9.39 22.53 5 54.71 45.32 56.92 34.39

6.08 14.98 6 53.05 46.97 53.20 38.22

7 51.90 48.07 3.83 50.40 40.94 9.46

8 51.02 48.86 2.16 48.49 42.98 5.51

n根据，且装置:=0.4166 ;n=0.5016，可得 1"u,aRa