实验四:直管阻力.局部阻力测定实验

实验三 直管阻力、局部阻力测定实验

一、实验目的

1、 熟悉直管阻力的测定方法，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；

2、 学习用U型压差计测量管件局部阻力损失的方法，计算局部阻力系

数ξ。

二、实验原理

流体在管路中连续流动时，由于内摩擦和旋涡的存在，不可避免地要消耗一定的机械能。管路由直管和管件（如三通、肘管、大小头）等组成。流体在直管中流动时所造成的机械能损失称为沿程阻力；而在通过阀件、管件等局部障碍，以及因流动方向和流动截面的突然改变所造成的机械能损失称为局部阻力。

流体在管径不变的水平直管中作定常态流动时，从截面1-1流动到截面2-2时的沿程阻力损失表现为流体压强的降低，即

f

P1P2

g

式中：Hf因沿程阻力造成的压头损失（m水柱）； P1-截面1-1处流体的压强（Pa）; P2-截面2-2处流体的压强（Pa）；

由于影响阻力损失的因素很多，为了减少变量和实验的工作量，也为了能将在实验室装置中用水所做实验的结果应用到其它物系中去，而使实验结果具有普遍意义，需要采用量纲分析指导下的实验研究方法。 影响流体流动时产生阻力损失的因素有以下几类； 1） 流体的性质：密度ρ；粘度μ；

2） 流体流动的几何尺寸：管径d，管长l，管壁的粗糙度ε； 3） 流体流动的条件：流速u。

流体阻力损失 为这些因素的函数，即fd,l,,ρ，u,。

工程上计算流体流过直管的阻力损失，通常采用以下的公式：

lu2

f

gd2g



Re,



d

lu2lu2

Re

d2gd2gd

可见λ为雷若数Re和管壁相对粗糙度的函数。它们之间的函数关系，只要用水作物系，在实验室规模的装置中进行有限量的实验即可确定。λ与Re及的关系一经确定后，就可计算任一的流体在管道中的流动阻力损失。

局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。流过一定长度的直管损失的能量，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样就可用直管阻力损失的计算公式来求算局部阻力损失。并且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门等的当量长度合并在一起计算。如果管路中直管长度为le，各种局部阻力的当量长度之和为le，则流体在管路中流动时的总阻力损失为

lleu2

f

d2g

局部阻力系数法：流体稳定流过某一管件或阀门时的阻力损失可用流体在管路中流动时动能倍数表示，这种计算局部阻力的方法，称为系数法。即

u2

e2g

式中：e-局部阻力造成的压头损失（m水柱）； ξ-局部阻力系数。 水的密度与粘度计算公式

（1）密度：0.003589285 t20.0872501 t1001.44 [kg/m3] 式中：t——水的平均温度

.531972（2）粘度：0.000001198Exp [ Pas ]

273.15t

式中：t——水的平均温度

三、实验装置

1、该实验装置主要由离心泵、水泵、压力表、孔板流量计、真空表、功率表、U型压差计、实验管道及阀门等组成。

2、离心泵额定功率：0.37KW；转速：2800r/min；吸程8m，效率：34%；流量：2.5m3/h；扬程：15m；必须汽蚀余量：2m。

3、U型压差计分别测量各测压点的压力降。压差计的指示液为水。 4、流量计采用LZB-25（100-1000）L/h； LZB-10（16-160）L/h。 6、压力表 采用Y-60型量程为（0-0.6Mpa）

四、实验步骤

1、检查各管道与阀门是否完好，检查测压管（玻璃管）内液柱高度是否合适、管内是否有气泡，若有气泡，拔出测压管导管数次，排尽U型压差计内气体。同时对压差计调零，将压差计从左到右依次编号为1、1´、2、2´、3、3´，记录原始读数 ，在数据处理时应以初始读数为参照。 2、打开水泵开关，调节大流量计流量，并注意U型压差计内指示液的变化，使流量从最大到最小或者从最小到最大，测试12组数据。 3、布点时大流量布点稀一些，小流量密些。流量改变后，需要等3-5分钟，至读数稳定后才可以读沿程阻力压降、局部阻力压降等数据，并记录在数据表中。

4、实验结束关闭所有的阀门，关闭水泵，关闭电源。

五、实验数据记录及处理

序流量

h1（mm） h1´（mm） △h1 h2（mm） h2´（mm） △h2 h3（mm） h3´（mm） △h3

号 （L/h）

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

1、数据记录表

t（水）=______[℃ ]， ρ（水）=______[kg/m3]，玻管内径=_____[mm]。

2、根据测得的直管阻力差，由公式计算出直管摩擦系数，然后在实验范围内取算术平均值。

3、由测得的局部阻力压差，由公式求局部阻力系数。然后在实验范围内，取算术平均值。

4、在双对数坐标纸上，绘出摩擦系数与雷诺Re的关系曲线，并进行讨论。

六.实验报告要求 1.实验原理 2.实验方法和步骤 3.实验数据记录及处理 4.举例计算过程 5.讨论实验结果