化工原理实验~流体流动阻力系数的测定实验报告_中华文本库
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流体流动阻力系数的测定实验报告
一、实验目的：
1、 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。
4、 将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。
二、实验器材：
流体阻力实验装置一套
三、实验原理：
1、 直管摩擦阻力
不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为
△P=f (d, l, u,ρ,μ,ε)
引入下列无量纲数群。
Re=duρ/μ
相对粗糙度 ε/ d
管子长径比l / d
△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/ d， l / d)
令λ=φ（Re，ε/ d）
△P/ρ=（l / d）φ（Re，ε/ d）u2/2
可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。
h f=△P/ρ=λ（l / d）u2/2
式中，h f——直管阻力，J/kg
l——被测管长，m
d——被测管内径，m
u——平均流速，m/s
λ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。
（1）、湍流区的摩擦阻力系数
在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105
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实验1 流体流动阻力的测定
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第二章 实验部分
流体流动阻力的测定
一、实验目的
（1）了解流体流动阻力的测定方法。
（2）测定流体流过直管时的磨擦阻力，并确定磨擦系数λ与雷诺数Re的关系。
（3）测定流体流过管件（本实验为闸阀）时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。
（4）了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用。
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，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。
1．沿程阻力
流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低；
影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采用因次分析法将各变量综合成准数关系式。
影响阻力损失的诸因素有：
（1）流体性质：密度ρ，粘度μ；
（2）管路的几何尺寸：管径d，管长，管壁粗糙度e；
（3）流动条件：流速u。
可表示为：△P f d,,μ,ρ,u,e 。
组合成如下的无因次式：
则上式变为：
式中，λ称为直管摩擦系数，滞流时λ 64/Re；湍流时λ与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验求得。
根据伯努利方程可知，流体通过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数ΔR算出：
△p ΔR ρ指－ρ水 g
其中：ρ指――压差计中指示液密度，kg/m3。本实验中用水银作指示液，被测流体为水。
ΔR――U型管中水银位差，m。
g――重力加速度，g 9.81m/s2。
2．局部阻力
局部阻力通常有两种表示方
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