管道流體阻力的測定‘管道流體阻力的測定一（實驗目的掌握測定流體流動阻力的一般實驗方法；測定直管摩擦系數入及管件的局部阻力系數&;驗證在一般里湍流區內入與,e的關系曲線（&,d為定值）。二（實驗裝置圖1實驗裝置圖〃1〃，、本實驗有、1各二套裝置，每套裝置上設有二根測試用的管路，流體（水）流量用孔板12或文氏管流量計測量，由管路出口處的調節閥,調節其流量。，、管路上設置三組，型差壓計，分別用來測定流量、直管阻力和管件局部阻力相應的靜壓差，從測壓孔引出的高低壓管間有平衡閥相連，其連接情況及平衡閥的安裝位置見圖c。差壓計指示液有水銀和四氯化碳。三（基本原理和方法不可壓縮性流體在直管內作穩定流動時，由于粘滯性而產生摩擦阻力，即直管阻力。流體在流經變徑、彎管、閥門等管件時，由于流速及其方向的變化而產生局部阻力。在湍流狀態下，管壁的粗糙度也影響流體阻力，通常流體阻力用流體的壓頭損失H或壓力降?p表示，并可用實驗方法直接測定。f，、直管阻力H及直管摩擦系數入f直管阻力H及直管摩擦系數入的關系為f2lu1,,,,H,,,kg,(,)f2ddl式中:一一直管的測試長度，m,;——測試管的內徑，m,;1u 管內流體流速，m,s,。流體以一定的速度u經過內徑為d，長度為l的直管所產生的直管阻力H可用,型差壓計測得，1f2,u若已測得的差壓計讀數為R(cmccl)。根據柏努利方程()及流體靜力學原理可得:，0,,z,0f42,,,,pcclHO,242,,,kg,(,)H,,,R,g，10,0.006R,gfff,,HOHO222式中:g,,.,,,m/s流體的流速可由孔板或文氏管流量計兩邊引出的差壓計讀數，(cm,g)，按下式求得：un,m,s,(3)u,aR其中：裝置：=0.4166n=0.5016裝置：=0.4309n=0.48961"2"aa3"裝置：=0.3621n=0.5058裝置：=0.3638n=0.50294"aadHdRg20.012,ff于是由式(1)，(2)，(3)可得(4),,,22nluluR11,du又已知雷諾數(5)Re,,3］;式中：p 流體(水)的密度［kg/mM——流體(水)的粘度［Pas］。,,Re若測得流體的操作溫度t，查取p、^，再根據一對值，由式(4)，(5)便可求得一對Hf,u,,Re,,Re值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，標繪在雙對數坐標紙上，即可得到關系曲線。2、局部阻力H’與局部阻力系數Z；f局部阻力H’與局部阻力系數Z的關系為：f糾-*[J/kg](6)管件的局部阻力也可由U型差壓計測取，但因管件所引起的流速大小和方向的變化而產生旋渦，H需要在相當長的管道內才能消除，故只能先測定包括被測管件在內的一段直管l的總阻力，然2,f后減去這一段直管l的直管阻力H，就可得到管件的局部阻力H’。2f1fl'2HHHHH,,,,,(7),,1fffffl1若已測得包括管件在內的壓差讀數為R’(cmHg)，利用式⑵可得：f'H,0.126R,g[J/kg],ff于是由式(3)，(6)，⑺得l'2RgRg0.252,,0.012,'ffH2lf1(8),,,222nuaR通過實驗測得不同流速u下對應的H’值，利用式(5)、(8)便可算出不同Re下的Z值，Z值與f管件的幾何形狀及流體的Re有關。但當Re大到一定值后，Z值與Re關系為一定值。四(實驗步驟1、 先給泵充水，關閉出口閥，再啟動泵。然后打開出口閥至最大；2、 排除管路系統內積存的空氣，為此全開各管路的閥門及差壓計的A、B、C閥，排盡系統和引壓管線中的空氣，然后關閉流量調節閥，使流速為零，并關閉各U型差壓計上的平衡閥C，如果差壓計讀數為零時，則表示系統內空氣已排凈。若差壓計讀數不為零，則需重新排氣。3、測量數據，整個實驗測取7—9組數據，要求實驗點分布均勻。最簡易的方法是從最大流量做起，調小流量時，流量計的壓差讀數R每次均較前次減少三分之4、打開差壓計平衡閥C，關閉出口流量調節閥，結束本實驗。五、實驗數據記錄及處理表1：實驗裝置參數離心泵型號IS50-32-125A流量11.5M3/h軸功率0.9千瓦效率57%楊程17m轉數2900轉/分直管內徑0.035m直管長度1m表2:其他數據33Hg密度13.59g?cmCCl密度1.595g?cm43,,HO密度1.0g?cmHO粘度，，，，，X,,Pa?S22表3:原始數據HgCCl4NOR(cm)R(cm)f1f2e(cm)f(cm)c(cm)d(cm)TOC\o"1-5"\h\z40.31 90.81 1 70.51 30.20 91.11 0.3028.06 64.17 2 64.31 36.25 77.72 13.5519.36 45.17 3 59.81 40.45 68.33 23.1612.83 30.25 4 56.48 43.65 60.75 30.509.3922.53554.7145.3256.9234.396.0814.98653.0546.9753.2038.2251.9048.073.8350.4040.949.4651.0248.862.1648.4942.985.51n根據，且裝置：=0.4166;n=0.5016，可得1"u,aRa0.5016u=0.4166?R?0.5016u=0.4166?R?將由孔板或文氏管流量計兩邊引出的差壓計讀數R(cm,g),代入?式，計算得流體的流速uf1并記錄在表4中；況g-A-根據一一？R為直管所產生的直管阻力測得的差壓計讀數，將其代入?式，計算得直管阻力H并記錄在表f2f4中；根據一一？H為直管阻力，u為流體的流速，代入?式，計算得直管摩擦系數入并記錄在表4中；f,du根據 ?Re,,3,,p為流體(水)的密度，取1.0g?cm;p為流體(水)的粘度，取,，，，，X,,Pa?S;d為直管直徑，取0.035m。將上述數據代入式？，計算得不同流速雷諾數Re并記錄在表4中；表4:數據處理結果直管阻力H(J/kg)直管摩擦系數入雷諾數ReNO流速(m/s)f12.66114.2050.1404692660.8612.21910.0380.1427577264.8621.8427.0660.1458164140.5931.4984.7320.1475452180.4441.2813.5240.1502944618.0251.0302.3430.1545535877.9260.8171.4800.1551628454.6870.6130.8620.1605421349.288根據計算所得直管摩擦系數入和雷諾數Re,分別計算其對數得lg入和lgRe，如下:表5:lg入和lgReNO12345678lg入-0.8525-0.8454-0.8362-0.8311-0.8231-0.8109-0.8092-0.79444.96694.88804.80714.71754.64954.55484.45424.3294lgRe,,Re將上表數據標繪在雙對數坐標紙上，即可得到關系曲線。如下圖所示:52CIM遮御】4.^DG4mg4,C<l00乂3 -￡].E4b4 -D.B3&2 -0SJ11d231 如下圖所示:52CIM遮御】4.^DG4mg4,C<l00乂3 -￡].E4b4 -D.B3&2 -0SJ11d231 旬i.日口史4F-JQQ§4.baCl￡l■1.71754.^542lg入-lgRe關系圖0.2535根據柏拉修斯(Blasius)公式入=0.3164/Re(適用范圍Re=3X10,1X10)六(思考題1、若已測得水銀一水差壓計的讀數為R(mHg)，試證明其與阻力H的關系為:ff[J/kg]H,12.6R,gff答:H=Ap/p=p?R?g/p=13.6?R?gfH2OHgfH2Of2、緊靠流量計前后測得的壓差，是否代表流體流過流量計的永久阻力損失，為什么,答:不是。因為緊靠流量計前后測得的壓差為流體在直管內由于粘滯性而產生摩擦阻力，即直管阻力和流體在流經變徑、彎管、閥門等管件時，由于流速及其方向的變化而產生局部阻力之和。這和流體流過流量計時的流速有關，不代表流體流過流量計的永久阻力損失。3、如圖C所示的差壓計，當測試管路中有水流過時，問：當A、B閥通，C閥關時，差壓計讀數代表什么，當A、B、C閥全開時，差壓計讀數又代表什么，答:無圖C，不會做……七(心得體會1、 實驗前，要確保系統內的空氣已經被排除干凈。通過