化工原理实验讲义(1) - 图文(2)

p1?p1?u122?2p2?p2?u222??hf2 （J/Kg） （m）

?g?u12g??g?u22g??Hf（3）当流体处于静止状态时，

z1g?z1?p1?p1?z2g??z2?p2 （J/Kg） （m）

?p2?g?g

三、实验装置

本实验装置由实验导管、稳压溢流水槽和三对测压管组成。

实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管由一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。

1.稳压水槽；2.实验导管；3.出口调节阀；4.静压头测量管；5.冲压头测量管。

实验装置如图示1，液体由稳压水槽流入实验导管，沿途内径分别为16、25、16mm，最后排出设备。流体流量由出口阀门调节。

四、实验内容

1.关闭实验管排出口调节阀，观察和测量液体处于静止时各测压点（A、B和C三点）的压强。

2.调节排出口流量，观察比较流体在流动状态下的各测压点的压头变化。

3.调节排出口流量，测定流体在流动状态下的各测压点的静压头、动压头、压头损失。

五、实验结果

1．测量并记录实验基本数据

流体种类：

实验导管内径： dA= dB= dC= 实验系统的总压头： H = mmH2O

4

2.非流动体系的机械能分布及其转换

（1）实验数据记录 水温 T/℃ 密度 ρ/kg·m-3 pA/mmH2O ?g各测试点的静压头 pB/mmH2O ?gpC/mmH2O ?g各测试点的静压强 pA/Pa pB/Pa pC/Pa （2）验证流体静力学方程

3.流动体系的机械能分布及其转换

（1）实验数据记录 实验序号 pA/ρg (mmH2O) 静压头 pB/ρg (mmH2O) pC/ρg (mmH2O) pA (Pa) 压强 pB (Pa) pC (Pa) uA2/2g (mmH2O) 动压头 uB2/2g (mmH2O) uC2/2g (mmH2O) uA (m·s-1) 流速 uB (m·s-1) uC (m·s-1) Hf(1-A) (mmH2O) 损失压头 Hf (1-B) (mmH2O) Hf (1-C) (mmH2O) （2）验证流动流体的机械能衡算方程

1 2 3 4

六、实验讨论

1.开大出口阀流速增大，动压头增大，为什么测压管的液位反而下降？

2.将测压孔由正对水流方向转至与水流方向垂直，为什么各测压管液位下降？下降的液位代表什么压头？

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实验三 管路流体阻力的测定

一、实验目的

1. 了解流体流经管道或管件的直管阻力和局部阻力的测定方法。 2. 了解光滑管和粗糙管对流体流动阻力的影响。 3. 测定流体流过直管的摩擦系数λ与雷诺数

的关系。

4. 测定流体流过截止阀、变径管件（扩大、缩小）时的局部阻力系数。

二、基本原理

流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起流体压力损

失。流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力和局部阻力。

1. 直管阻力

流体流过直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可用下式表示

?PfLdu2hf?????2

式中：hf:直管阻力损失，J/kg； L:直管长度，m； d:直管内径，m； u :流体的速度，m/s； ???λ:摩擦系数。

在一定的流速和雷诺数下，测出阻力损失，按下式即可求出摩擦系数?

??2dL???Pfu22. 局部阻力

流体流过阀门、扩大、缩小等管件时，所引起的阻力损失可用下式计算

hf=-△p/ρg=ζ·u2/2g （J/kg）

式中? ζ为局部阻力系数, ?ζ 的值一般都由实验测定。 三、实验装置流程和主要设备 1. 实验装置流程

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流体流动阻力实验装置流程图

本实验装置是由循环水系统（或高位稳定水槽）、实验管路系统（包括光滑管、粗糙管、骤然扩大与缩小管和孔板流量计）、高位排气水槽组合而成，每条测试的测压口通过转换阀组与压差计连通。压差由一倒置U形水柱压差计显示。孔板流量计的读数由一倒置U形水柱压差计显示。该装置的流程如上图所示。

四、操作步骤

1. 熟悉实验装置的流程及流量、压差的测定方法。 2. 开启进水阀向水槽送水。

3. 在大流量下进行管路和连接管排气。连接管通过U形压差计的放空阀进行排气。若U形压差计中有气泡，也要通过打开放空阀将气泡排掉，排气后关闭调节阀。

4. 选择待测管路，开启管路切换球阀， 同时关闭其余各管路的切换球阀。

5. 用调节所测定管路的流量，待流动稳定后，测取流量和压差数据。在流量变化范围内，直管阻力测取10~15组实验数据，局部阻力测取5组实验数据。

6. 一个管路测量完毕，关闭管路的切换球阀。切换到另一个管路，重复4、5两步操作。 7. 所有管路测量完毕后，关闭泵出口调节阀。打开U形测压管上的放气阀。停泵，测量水温。

8. 做好清洁卫生工作。 五、实验预习要求

1. 预习流体流动阻力部分内容。

2. 预习机械能衡算方程中各项的使用单位，实验中测量所用的单位若非法定计量单位，计算时应如何变换？

3. 熟悉实验装置的流程、设备、仪表和操作方法，确定需查找的各种参数，需测的各种参数和测取手段。

4. 预习管道突然扩大、突然缩小及阀的阻力系数的计算方法。 六、实验报告内容和要求

1. 记录整理原始测试数据，计算实验结果，填入实验数据表格。 2. 数据处理要有计算过程举例。

3. 在双对数坐标纸上标绘实测的λ-Re曲线。 4. 对实验现象和实验结果进行分析讨论。 七、思考题

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1. 测压孔大小和位置、测压导管的粗细和长短对实验有无影响？为什么？ 2. 在测量前为什么要将设备中的空气排净，怎样才能迅速排净？ 3. 为什么在对某一项目测量时，其余各水路必须切断？

4. 本实验中使用了哪些测定压强差的方法？它们各有什么特点？

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