流动过程综合实验

实验1 流动过程综合实验

1-1 流体阻力测定实验

一、实验目的

1．直管摩擦阻力ΔPf、直管摩擦阻力系数λ的测定。

2．λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 3．局部阻力的测量。

4．压强差的测量方法与技巧。

5．坐标系的选择和对数坐标系的使用。 二、实验原理

1．λ与Re的测定。

流体在直管内流动阻力与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间的关系如下：

lu2?d?Pfhf??? 得 ?? 2?d2??lu?PfRe?d?u?

其中d为管径，m；ΔPf 为直管阻力引起的压强降，Pa；l为管长，m；u为流速，m/s；μ

为流体粘度，N·s/m2；ρ为流体密度，kg/m3。

本实验实质是测定ΔPf和u（流量V）之间的关系，从而推导出λ和Re值，并作λ与Re的关系曲线。

2．局部阻力系数ζ的测定。

u2?2??Pf'??由 hf'? 得 ???????u2 ，其中?为局部阻力系数，无因次；?P'f为?2??局部阻力引起的压力降，Pa；h'f为局部阻力引起的能量损失，J/kg。 三、实验流程图

?Pf'

图1 流动过程综合实验流程图

1

⑴—离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管； ⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计； ⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差；5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管

四、原始数据记录

表1 差压数字表初始值及核实数据表 路号 初始值/KPa 核实值/KPa 2次初始值/KPa 2次核实值/KPa 数值说明 1 0.0 0.0 0.0 0.0 2 -2.3 -2.1 -2.5 -1.3 3 -1.4 -1.4 -1.3 -1.3 4 2.3 3.1 0.8 0.8 5 -2.0 -1.9 -1.7 -2.0 6 -1.9 -2.3 -2.5 7 -2.6 -3.0 -3.2 流量计 光滑管 粗糙管 闸阀近端 闸阀远端 截止近端 截止远端

表2 闸阀和截流法局部阻力测定数据表 路号 压差/KPa 流量/(m3/h）

表3 直管阻力测定试验数据表 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 光滑管 流量u/(L/h) 10 16 22 28 34 40 50 64 80 100 2路压降ΔP 3 7 9 15 19 24 40 62 86 127 6.2 19.7 45.5 68.5 99.5 135.0 0.3 0.5 0.8 1.0 1.25 1.49 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 4.0 6.0 粗糙管 流量u/(m3/h) 流量u/(m3/h) 3路压降ΔP/kPa -0.09 -0.09 -0.08 -0.06 -0.03 0.00 0.5 1.3 2.3 3.4 18.2 44.3 4 1.4 1.49 5 -1.6 1.49 6 44.0 5.99 7 44.4 5.99 五、数据整理

已知： 21℃下水的密度998.0kg/m3，粘度98.10×10-5 Pa·s；光滑管直径 7.8 mm，取压口间距1597.0mm；粗糙管直径25mm，取压口间距1652.0mm；闸阀内径和截止阀内径均为25.0mm

2

表4 直管阻力测定数据表 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 光滑管 流速/ (m/s) 0.05816 0.09306 0.1280 0.1628 0.1977 0.2326 0.2908 0.3722 0.4653 0.5816 1.745 2.908 4.653 5.816 7.270 8.724 压降/ Pa 29.421 68.649 88.263 147.10 186.33 235.37 392.28 627.65 843.40 1245.5 压降/ kPa 7.5 21.0 46.8 69.8 100.8 136.3 粗糙管 ?×102 8.513 7.759 5.273 5.432 4.666 4.258 4.540 4.435 3.813 3.603 2.411 2.431 2.116 2.020 1.867 1.753 Re×10-3 0.4615 0.7384 1.016 1.292 1.569 1.845 2.308 2.953 3.693 4.615 13.847 23.075 36.922 46.151 57.689 69.226 流速/ (m/s) 0.2831 0.3397 0.3963 0.4530 0.5096 0.5662 0.7078 0.8493 0.9908 1.1324 2.2648 3.3972 压降/ kPa 1.31 1.31 1.32 1.34 1.37 1.40 1.90 2.7 3.7 4.8 18.2 44.3 ? 0.4958 0.3443 0.2549 0.1980 0.1617 0.1325 0.1150 0.1135 0.1143 0.1135 0.1076 0.1164 Re×10-3 7.2001 8.6397 10.079 11.521 12.961 14.400 18.002 21.600 25.199 28.801 57.601 86.402 表5 闸阀局部阻力测定数据处理表 闸 阀 截止阀 近端压差 /kPa 0.7 46.5 远端压差 /kPa 0.4 47.6 压差?P'f/kPa 1.0 45.4 流速 (m/s) 0.8436 3.391 ? 2.816 7.912 六、计算举例

（1）光滑管小流量计算举例

4Vs4?34?10?3??0.1977m/s 试验5：当流量 Vs?34L/h 时,流速 u??d23600?3.14?0.00782由 ?Pf?19mmH2O?19?9.807?186.33Pa 得

??2d?Pf2?0.0078?186.33??0.04666 22??lu998?1.597?0.1977Re?d???u??0.0078?998?0.1977?1569.2

98.1?10?5（2）粗糙管计算举例

3试验5：当流量 Vs?0.9m/h 时，流速 u?4Vs4?0.9??0.5096m/s ?d23600?3.14?0.0252 3

2d?Pf2?0.025?1.37?103????0.1617 22??lu998?1.652?0.5069Re?d???u??0.025?0.5096?9984?1.2961?10 ?598.1?10（3）闸阀局部阻力计算举例

压差 ?P'f?2?P1??P2?2?0.7?0.4?1.0kPa 流速 u?4Vs4?1.49??0.8436m/s ?d23600?3.14?0.0252????P'f2?1.0?103则 ???????u2?998?0.84362?2.8160

??七、实验结果分析讨论

1000图1 λ-Re关系曲线

λ关系曲线λ×100010010100100010000Re1000001000000

光滑管内流体在层流区（Re≤2000）内，理论上应符合公式??与此趋势基本吻合。当Re增大，λ的变化趋于平缓。

取第5和6点作直线得 ??64。实验值（试验2-6）Re75.975.9?64?100%?18.59%。 ，与理论公式误差为

Re64粗糙管内流体在湍流区（Re≥4000）内时，λ随Re的变化程度较小。此时的λ既与Re

有关，也与相对粗糙度e/d有关。相对粗糙度越大，则λ和Re值也越大。 八、思考题

1．本实验用水作为工作介质做出的λ-Re曲线，对其他流体是否适用？

适用。因为雷诺数是一准数，只与流体的流动状况有关，与其物性无关。

4

1-2 流量计性能测定实验

一、实验目的

1．几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。 2．流量计的标定方法。

3．节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，C的确定方法。 4．合理选择坐标系。 二、实验原理

流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为： Vs?CA02?P上?P下??

其中Vs为被测流体的体积流量，m3/s；C为流量系数，无因次；A0为流量计节流孔截面积，m2；P上?P下为流量计上、下游取压口的压强差，Pa。

改变流量得到不同数值的压差，将?P和流量Vs绘制成一条曲线，即流量标定曲线。整理数据可进一步得到C?Re关系曲线。

三、实验流程图（同实验1-1）

四、原始数据记录

表1 流量计性能测定试验数据表 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 压差/kPa 3.3 7.2 9.1 13.1 16.9 21.2 25.3 29.7 34.6 39.5 46.8 51.3 80.3 流量/(m3/h) 6.13 6.76 7.09 7.62 8.08 8.58 9.00 9.48 10.00 10.49 11.04 11.51 13.01 五、数据整理

21℃下水的密度998.0kg/m3，粘度98.10×10-5 Pa·s孔板孔径25mm，管道直径40mm

表2 流量计性能测定数据处理表 项目 1 2 压差ΔP/kPa 3.3 7.2 流量Q×103(m3/s) 1.703 1.878 流量系数C 1.3496 1.0076 雷诺数Re×10-4 5.5168 6.0838 5

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库流动过程综合实验在线全文阅读。