流体阻力测定实验
实验指导书
环境与市政工程学院
2０１5年11月
一、实验目得:
１、学习直管摩擦阻力,直管摩擦系数得测定方法。
2、掌握直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间得关系及其变化规律。
３、掌握局部摩擦阻力,局部阻力系数得测定方法。
4、学习压强差得几种测量方法和提高其测量精确度得一些技巧。
二、实验内容：
1、测定实验管路内流体流动得阻力和直管摩擦系数。
2、测定实验管路内流体流动得直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间得关系曲线。
3、测定管路部件局部摩擦阻力和局部阻力系数。
三、实验原理:
1、直管摩擦系数?与雷诺数Rｅ得测定:
直管得摩擦阻力系数就就是雷诺数和相对粗糙度得函数,即,对一定得相对粗糙度而言,。
流体在一定长度等直径得水平圆管内流动时,其管路阻力引起得能量损失为:(1)
又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系(范宁公式)
（2)
整理（1)(2)两式得（3)
(4）
式中:管径,m;直管阻力引起得压强降,Pａ;
管长,m;流速，m／s;
流体得密度,kｇ/m3;流体得粘度,N·s/m2。
在实验装置中,直管段管长ｌ和管径d都已固定。若水温一定，则水得密度ρ和粘度μ也就就是定值。所以本实验实质上就就是测定直管段流体阻力引起得压强降△Pf与流速u(流量V）之间得关系。
根据实验数据和式(３）可计算出不同流速下得直管摩擦系数λ,用式(4)计算对应得Ｒe,整理出直管摩擦系数和雷诺数得关系,绘出λ与Ｒe得关系曲线。
2、局部阻力系数得测定
式中:局部阻力系数，无因次；局部阻力引起得压强降,Ｐａ;
局部阻力引起得能量损失,J／kg。
图－１局部阻力测量取压口布置图
局部阻力引起得压强降可用下面方法测量:在一条各处直径相等得直管段上,安装待测局部阻力得阀门,在上、下游各开两对测压口a-a和b-b＇如图-1，使aｂ=bc;a＇b＝bc,则△Ｐf,ab＝△Pｆ,ｂc;△Pｆ,a＇b＝△Pf，ｂc＇
在a～ａ＇之间列柏努利方程式Pa－Pa＇=２△Pf，ab+2△Ｐf,ab＇+△P＇f(５)
在b～ｂ之间列柏努利方程式:Pb－Pb＝△Pf,bc+△Pf,b＇c＇＋△P＇f
=△Ｐf,ab+△Ｐｆ,ab＋△P＇ｆ(6）
联立式（5)和（6），则:=2(Pb-Pb)－(Pa－Pａ＇）
为了实验方便，称(Pb-Pｂ)为近点压差,称(Pa-Ｐa＇)为远点压差。其数值用差压传感器来测量。
四、实验装置得基本情况:
1、实验装置流程示意图:
图-2流动过程综合实验装置流程示意图
1-水箱;2-水泵;3-入口真空表;4-出口压力表；５、16-缓冲罐;６、１4-测局部阻力近端阀;7、15-测局部阻力远端阀;8、17-粗糙管测压阀;9、21-光滑管测压阀;10-局部阻力阀;１1－观测段;1２-压力传感器;13-涡流流量计;１8、25、26-阀门;19-普通管阀;20－粗糙管阀;2２－小转子流量计;23-大转子流量计；24水箱放水阀;27－倒Ｕ型管放空阀;2８-倒Ｕ型管;3０、32－倒Ｕ型管排水阀;29、31-倒U型管平衡阀
实验装置流程简介
流体阻力测量:
水泵2将储水槽1中得水抽出,送入实验系统，经玻璃转子流量计22、２３测量流量,然后送入被测直管段测量流体流动阻力,经回流管流回储水槽1。被测直管段流体流动阻力ΔP可根据其数值大小分别采用变送器12或空气—水倒置Ｕ型管来测量。
2、实验设备主要技术参数：
表-1实验设备主要技术参数
序号
名称
规格
材料
１
玻璃转子流量计
LZＢ～2５100~1000（L/h)
VＡ1０～15Ｆ10～100(L/h)
2
压差传感器
型号LＸＷY测量范围0~2０0KPa
不锈钢
3
离心泵
型号WB70/05５
不锈钢
4
实验管路
管径0
实验管路
５
真空表
测量范围-0、1-0MPa精度1、５级，
真空表测压位置管内径d1=0、0
真空表
６