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,H=20m

循环水池:700×440×400 (长×宽×高)

   涡轮流量计:LWGY-15 0.6-6m3/h 液晶显示

差压传感器:1151型 4—20mA输出,测量范围9999Pa [2个]

差压显示表:万某某,多功能数显表,显示精度10Pa [2个]

温度传感器:Pt100 航空接头

温度显示表:万某某,数显,显示精度0.1℃

细管测量段某某:φ19×2 内径φ15,不锈钢,测点长1000 mm

粗管测量段某某:φ25×2.5 内径φ20,不锈钢,测点长1000 mm

阀门测量段某某:φ25×2.5 内径φ20 全开铜闸阀;

总尺寸:2300×440×1750 (长×宽×高)

本实验消耗和水电配置设施: 自来水; 电负荷:1.5 Kw

四、实验方法步骤与注意事 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。 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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