阻力实验报告
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阻力实验
一、实验目的
1、了解实验所用到的实验设备、流程、仪器仪表；
2、了解并掌握流体流经直管和阀门引起的阻力损失及阻力系数（直管摩擦系数λ与局部阻力系数ξ）的测定方法及变化规律。并将λ(ξ)与Re的关系标绘在双对数坐标上。
3、了解不同管径（相同材质，即相同绝对粗糙度）的直管λ与Re的关系；
4、掌握差压传感器的正确应用。
二、实验基本原理
1、流体在管某某流量及Re的测定：
本实验采用涡轮流量计直接测出流量q[m3/h]：
式中：d、ρ、μ— 管某某径[m]、流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m3]、[PaS]
2、直管摩擦阻力损失ΔP0Af及摩擦阻力系数λ的测定
流体在管路中流动，由于粘性剪应力的存在，不可避免的会产生机械能损耗。根据范某某（Fanning）公式，流体在圆形直管某某作定常稳定流动时的摩擦阻力损失为：
式中：——沿直管两测压点间距离，m；
λ——直管摩擦系数，无因次；
由上可知，只要测得ΔP0f即可求出直管摩擦系数。根据柏努里方程和U型管压差计对等径管读数的特性知：当两测压点处管径一样，且保证两测压点处速度分布正常时，U型管中所示压差读数ΔP既为流体流经两测压点处的直管阻力损失ΔP0f。
式中：Δp——倒U管压差计读数，[Pa]
以上既是无论对粗糙管、近似光滑管以及不同相对粗糙度的直管，其阻力损失Δp、阻力系数λ的测定，以及随Re的变化规律的方法。
3、阀门局部阻力损失ΔPf、及其阻力系数ζ的测定
流体流经阀门时，由于速度的大小和方向发生变化，流动受到阻碍和干扰，出现涡流而引起的局部阻力损失为：
[Pa]
式中：ζ 局部阻力系数，无因次。
对于测定局部管件的阻力如阀门，其方法是在管件前后的稳定段内分别有两个测压点。按流向顺序分别为1、2、3、4点，在1-4点和2-3点分别连接两个u形管，分别测出压差为ΔP14、ΔP23。
在2-3列BNL方程（2-3间直管长为l）
上式中，由于2、3点管径一样，管子水平放置，位能与动能项可消除；而总能耗可分为直管某某阻力损失Δpf23和阀门局部阻力损失Δpf’，因此上式可简化为：
*
同理在1-4列BNL方程（1-4间直管长为2l）
**
以上*和**式联立解得：
则局部阻力系数为：
三、实验装置流程
实验装置示意图如下。离心泵、循环水池、管道及架子等均为不锈钢材质。工作流体为水。其流程为：
环水池—离心泵—涡轮流量计—调节阀—各测量管某某—循环水池。
有关设备仪表参数：
离心泵：材质为全不锈钢，型号：ISW40—125型，1.5Kw 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 最大，由于压差较大，将无法显示，因此这里的最大指的是压差显示最大，大约在9000—10000之间。建议局部阻力测定按压差1仪表100、200、400、1600、3200、6400、9500。
● 无论先作那个管某某均可。
● 实验那根管，只开该管某某阀门和测压点阀，其它两根调节阀和测压点阀应关闭。
（3）当读取压差计数显表读数时，由于显示仪表精度高，显示仪表读数随机波动大，应读取大约平均值，也可以均读取其最大值或最小值后取平均。
（4）在调节流量时，应徐徐开启阀门F4，以压差计读数为调节依据。
6、停车：实验完毕，关闭三个调节阀，停泵即可。
友情提示：
1、因为泵是机械密封，必须在泵有水时使用，若泵内无水空转，易造成机械密封件升温损坏而导致密封不严，需专业厂家更换机械密封。因此，严禁泵内无水空转！！！！
2、在启动泵前，应检查三相动力电是否正常，若缺相，及易烧坏电机；为保证安全，检查接地是否正常；准备好上面工作后，在泵内有水情况下检查泵的转动方向，若反转流量达不到要求，对泵不利。
3、在调节流量时，泵出口调节阀应徐徐开启，严禁快开快关。
4、长期不用时，应将槽内水放静，并用湿软布擦拭水箱，防止水垢等杂物粘在上面。
5、严禁学生进入控制柜，以免发生触电。
6、在冬季造成室内温度达到冰点时，设备内严禁存水。
7、操作前，必须将水箱内异物清理干净，需先用抹布搽干净，再往循环水槽内放水，启动泵让水循环流动冲刷管道一段时间，再将循环水槽内水放净。再注入水以准备实验。
8、在实验过程中，严禁异物掉入循环水槽内，以免被泵吸入泵内损坏泵、堵塞管路和损坏涡轮流量计。
五、调试记录与计算示例
本实验在厂内经过调试，现以某组数据为计算示例：
水温15.1℃ 水密度=999.0 粘度=1.1332×10-3 Pa
1、相对细管：d=0.015 L=1 m
管某某流速：u=q/3600/(1/4πd2)= 0.148/3600/(1/4*3.14*0.0152)=0.2328 [m/s]
管某某Re： Re=duρ/μ=0.015*0.2328*999.0/1.1332/1000=3078
阻力系数：λ=2Δpd/(ρu2l)=2*90*0.015/(999.0*0.23282*1)=0.0499
2、相对粗管计算方法同上
3、局部阻力系数ζ的测定
管某某流速： u=q/3600/(1/4πd2)= 0.230/3600/(1/4*3.14*0.0202)=0.2035 [m/s]
管某某Re： Re=duρ/μ=0.02*0.2035*999.0/1.1332/1000=3586
局部阻力系数ζ：
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