实验报告流体阻力.docx
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实验报告流体阻力
实验报告
课程名称:
化工原理
实验题目:
流体流动阻力的测定
班级学号:
1508060209
姓名:
潘慧莹
成绩:
沈阳理工大学
实验目的:
1、学习流体通过水平直管(包括光滑管和粗糙管)的摩擦阻力△Pf的测定方法,确定光滑直管和一定粗糙度下直管的摩擦系数和雷诺准数Re的关系;
2、掌握流体通过阀门的局部阻力的测定方法;
3、学习压强差的几种测量方法和技巧;
4、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
学习合理规划实验条件,使实验数据点在表征图中分布均匀,以提高实验结果的可靠性。
实验内容:
1、测定流体以不同流量流经一定长度的光滑直管和粗糙直管时的压强降;
2、测定流体通过阀门的局部阻力,并求局部阻力系数。
实验装置及流程:
1、实验装置及流程
实验装置及流程如图1.2所示。
2、设备的主要技术数据:
(1)被测光滑直管段:
管径d=0.0083(m)管长L=1.68(m)材料:
不锈钢管
被测粗糙直管段:
管径d=0.0100(m)管长L=1.68(m)材料:
不锈钢管
(2)被测局部阻力直管段:
管径d=0.015(m)管长L=1.2(m)材料:
不锈钢管
(3)压力传感器:
型号:
LXWY测量范围:
200kPa
(4)直流数字电压表:
型号:
PZ139测量范围:
0~200kPa
(5)离心泵:
型号:
WB70/055流量:
8(m3/h)
扬程:
12(m)电机功率:
550(W)
(6)玻璃转子流量计:
型号:
LZB—40测量范围:
100~1000(L/h)
LZB—1010~100(L/h)
精度:
1.5
2.5
实验操作方法和注意事项:
实验方法及步骤
1、向储水槽内注水,直到水满为止。
2、按下电源的绿色按钮,通电预热10—15分钟,记录数字表的初始值。
3、检查阀门。
4、按下离心泵的启动按钮,启动离心泵。
开启流量调节阀24,将流量慢慢调至最大,向管路中注水,赶尽管路中气体。
5、管路中气体被认为基本赶尽,若空气—水倒置∪型管内两液柱的高度差为零,则说明系统内无气泡存在,否则重新排气。
6、测定光滑管阻力时,调节流量。
7、测定粗糙管阻力时,关闭光滑管阀门19和局部阻力阀门。
8、测定局部阻力时。
9、待数据测量完毕,关闭流量调节阀,停泵,切断电源。
注意事项
1、启动离心泵之前关闭泵出口阀。
2、实验中注意关闭应关闭的阀门,防止流体同时经过直管测量及局部阻力测量两条管路。
3、注意排净系统和压差测量系统中的气泡。
4、在测定流量范围内,流量应按等比级数原则分布实验点。
5、流量调节后须经一定的稳定时间,方可记录测取各参数。
6、在用压差传感器测量压差时,必须关闭连通倒U型管的阀门,否则影响测量数值。
7、测定小流量阻力时,使用倒U形管压差计测量压差。
8、为保护压差传感器,最大流量不要超过1000L/h,并且调节流量要缓慢。
9、停泵前必须关闭流量调节阀门。
实验数据和处理:
流体流动阻力实验原始数据记录表
表1光滑管阻力实验数据记录表
序号
Q(l/h)
压差计读数(mmH2O)
压差数字表读数
△P(kPa)
水温t(℃)
左
右
1
20
29.8
30.8
23.2
2
40
29.4
31.4
23.1
3
60
28.4
32.5
23.1
4
80
26.2
34.4
23.0
5
100
24.3
36.9
23.2
6
200
11.4
51.5
23.2
7
300
4.6
23.4
8
400
2.8
23.4
9
500
5.1
23.5
10
600
7.8
23.6
11
700
10.9
23.6
12
800
14.2
23.5
13
900
18.0
23.5
14
15
16
初值:
△P=-1.6(kPa)
表2粗糙管阻力实验数据记录表
序号
Q(l/h)
压差计读数(mmH2O)
压差数字表读数
△P(kPa)
水温t(℃)
左
右
1
20
30
31
23.4
2
40
29.4
31.8
23.4
3
60
28.0
33.1
23.4
4
80
26.8
34.6
23.5
5
100
25.3
36.5
23.5
6
200
-0.6
23.4
7
240
-0.3
23.8
8
300
0.3
23.8
9
360
0.9
23.8
10
400
1.5
23.8
11
460
2.2
23.8
12
500
2.8
24.0
13
580
4.1
24.0
14
620
4.9
24.0
15
700
6.4
24.0
16
800
8.0
24.0
初值:
△P=-1.7(kPa)
表3局部阻力实验数据记录表
序号
流量
Q(l/h)
远端压差(mmH2O)
近端压差(mmH2O)
水温
(℃)
左
右
左
右
1
100
29.08
29.7
30.4
30.6
23.9
2
300
28.1
30.9
29.75
31.4
23.9
3
500
26.1
33.2
28.6
32.9
24.1
4
700
22.8
36.7
27.0
34.8
24.2
5
900
19.2
40.8
24.9
37.2
24.2
实验结果与分析讨论:
光滑管
选第10组数据进行计算
组别
流量
压强降
10
600
9.4
hf=
=
(1.1)
λ=
(1.2)
Re=
(1.3)
查化学手册可知,水在25℃下密度为997.044kg/m3,粘度为0.0008904Pa·s
带入数据得:
粗糙管
选择第10组数据得
组别
流量
压强降
10
400
3.2
hf=
=
(1.1)
λ=
(1.2)
Re=
(1.3)
查化学手册可知,水在25℃下密度为997.044kg/m3,粘度为0.0008904Pa·s
局部阻力
选择第2组数据得
组别
流量
压强降
2
300
5.89
Re=
代入数据得:
思考题:
1.离心泵启动和停止前为什么关闭出口阀?
当压力(扬程)很低时,其流量会很大,这从泵的特性曲线上可以看出。
而泵的功率和流量成正比,泵启动时,管道内没有压力,则造成泵的流量很大,则泵的功率很大,加上电机,泵的转动部分从静止到高速运转,需要很大的加速度,这样势必造成起动电流很大,因此采取关闭出口阀门的方法,使泵在启动时不输出水量,使泵的功率最小,当泵达到额定转速后,慢慢开启出口阀,逐渐增加水流量,使电机电流逐渐增加到额定电流。
另一方面,泵进口管道上的水在开泵之前是静止的,如突然加速,后面的水“跟不上”,会使进口压力突降,使水汽化,而使离心泵抽空。
(因为离心泵是利用泵叶轮带动水的旋转产生离心力,而汽(气)的质量很轻,根据F=ma,则其离心力很小,使泵无法把水送出。
)
2.为什么实验数据测试前首先要赶尽设备和测压管中的空气?
如何检查系统中空气是否排净?
怎么赶气?
管路系统排气:
打开出口调节阀,让水流动片刻,将管路中的大部分空气排出。
然后将出口阀门关闭,打开管路出口端上方的排气阀,使管路中的残留空气排出。
引压管和压差计排气:
依次打开并迅速关闭压差计上方的排气阀,反复操作几次,将引压管和压差计的空气排出。
当电子测压设备显示的压差在0附近波动时,证明气体已排净!
装置中测试直管段的管子,如果由水平改为垂直放置,压差读数R是否改变?
为什么?
不能垂直或斜放,垂直方向上的落差会测量不出来管道压力损失.
3.为什么在双对数坐标纸上绘制λ~Re曲线?
因为在双对数坐标下,一个幂函数的数据点会成一条直线。
写成公式如下:
y=x^a
即
ln(y)=a*ln(x)
所以如果只画(x,y)会是非线性的,但是画(ln(x),ln(y))就成直线了。
好处是在于:
1.可以直观的判断数据点是不是线性,即函数像不像一个幂函数
2.通过简单的直线拟合就能得到a的数值了。
4.以水为工作流体所测定的λ~Re曲线能否用于空气?
可以用于牛顿流体的类比,牛顿流体的本构关系一致.应该是类似平行的曲线,但雷诺数本身并不是十分准确,建议取中间段曲线,不要用两边端数据.雷诺数本身只与速度,粘度和管径一次相关,不同流体的粘度可以查表.
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- 实验 报告 流体 阻力