1、1实验四 管道流体阻力的测定一实验目的1. 掌握测定流体流动阻力的一般实验方法；2. 测定直管摩擦系数 及管件的局部阻力系数 ；3. 验证在一般里湍流区内 与e 的关系曲线（d 为定值） 。二实验装置图 1 实验装置图、本实验有 、 各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路（见图 a、b） ，流“21体（水）流量用孔板或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀调节其流量。、管路上设置三组型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的安装位置见图c。差压计指示液有水银和四氯化碳。2三基本原理和方法不可压缩性流体在直管内作
2、稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管阻力。流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局部阻力。在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压头损失 或压力降 表示，并可用实验方法直接测定。fHp、直管阻力 及直管摩擦系数 f直管阻力 及直管摩擦系数 的关系为f kg （）21udlHf式中： 直管的测试长度 m ； 测试管的内径 m ；1l d管内流体流速 ms 。u流体以一定的速度 经过内径为 ，长度为 的直管所产生的直管阻力 可用d1l fH型差压计测得，若已测得的差压计读数为 （cmccl4） 。根据柏努利方程（fR）及流体静力学原理可得：
3、0,2zukg （）ggRpHffOHclOf 06.12242式中：g9.807 /sm流体的流速 可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读书（cmg ） ，按u下式求得：m s （3 ）naR其中： 装置： =0.4166 n=0.5016 ； 装置： =0.4309 “1a “2an=0.4896装置： =0.3621 n=0.5058 ； 装置： =0.3638 “3 “4n=0.50293于是由式（1 ） ， （2 ） ， （3）可得 （4）nffRulgdldH21210.又已知雷诺数 （5）duRe式中： 流体（水）的密度 kg/ ；3m流体（水）的粘度 Pas。若测得流体的操作
4、温度 t，查取 、 ，再根据一对 值，由式（4） ，ufH（5）便可求得一对 值，因而，在不同流速下，可得到一系列 值，Re Re标绘在双对数坐标纸上，即可得到 关系曲线。e2、局部阻力 与局部阻力系数 ；fH局部阻力 与局部阻力系数 的关系为：fJ/kg （6）2uf管件的局部阻力也可由 U 型差压计测取，但因管件所引起的流速大小和方向的变化而产生旋涡，需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直管 的总阻力 ，然后减去这一段直管 的直管阻力 ，2lfH2l1fH就可得到管件的局部阻力 。f（7）121 lHfffff 若已测得包括管件在内的压差读数为 （cmHg） ，
5、利用式（2 ）可得：fRJ/kggff126.0于是由式（3 ） ， （6 ） ， （7）得（8 ）nfff RalgguH2122 0.5.0通过实验测得不同流速 u 下对应的 值，利用式（ 5） 、 （8）便可算出不同 RefH下的 值， 值与管件的几何形状及流体的 Re 有关。但当 Re 大到一定值后，值与 Re 关系为一定值。4四实验步骤1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。然后打开出口阀至最大；2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的 A、B、C阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零，并关闭各 U 型差压计上的平衡阀 C，如果差压计读数为零
6、时，则表示系统内空气已排净。若差压计读数不为零，则需重新排气。3、测量数据，整个实验测取 79 组数据，要求实验点分布均匀。最简易的方法是从最大流量做起，调小流量时，流量计的压差读数 R 每次均较前次减少三分之一。4、打开差压计平衡阀 C，关闭出口流量调节阀，结束本实验。五实验数据记录及处理1.实验数据记录，得表 1表1压差计3 压差计2 压差计1No.左/cm 右/cm R/cm 左/cm 右/cm Rf/cm 左/cm 右/cm Rf/cm1 46 43.3 2.7 23.35 68 44.65 40.1 60.15 20.052 47.05 43.25 3.8 25 66.45 41.4
7、5 41.1 59 17.93 47.2 43.3 3.9 26.5 64.8 38.3 41.85 58.3 16.454 47.4 43.3 4.1 28 63.5 35.5 42.45 57.75 15.35 47.6 42.8 4.8 30.1 61.2 31.1 43.35 56.75 13.46 47.9 42.6 5.3 32 59.5 27.5 44.15 55.9 11.757 48.2 42.4 5.8 33.8 57.7 23.9 44.95 55.15 10.28 48.5 41.6 6.9 36.7 55 18.3 46.1 53.9 7.82.数据相关处理已知 20
8、下水的密度 =998.02 kg/ ，其粘度 =1.005*10-3Pa.s。3m而 g9.807 。2/sm所以可以数据处理后，得表 25表2No.流速u m/s雷诺准数Re直管阻(l1)Hf J/Kg直管摩擦系数总阻力直管阻力（l2）Hf1 J/Kg局部阻力HfJ/Kg局部阻力系数1 0.6856 27235 2.6273 0.1281 24.7754 0.09561 24.6798 1052 0.8138 32327 2.439 0.0844 22.1187 0.08875 22.03 66.52213 0.8245 32751 2.2536 0.076 20.327 0.08201 2
9、0.245 59.55974 0.8455 33583 2.0889 0.067 18.9059 0.07601 18.8299 52.6865 0.915 36347 1.83 0.0501 16.5581 0.06659 16.4915 39.39416 0.9616 38199 1.6182 0.0401 14.5193 0.05888 14.4604 31.27367 1.0061 39966 1.4063 0.0318 12.604 0.05118 12.5528 24.80058 1.0977 43603 1.0768 0.0205 9.6383 0.03918 9.5991 15
10、.9327相关公式为： ms ， 其中取 装置： =0.4166 、n=0.5016 naRu“1a ，其中 =998.02 kg/ 、 =1.005*10-3Pa.sde3m JkggRgRpHffOHclOf 06.12242其中 g9.807 /sm ，其中 d=0.04m、l1=3.49m nffRulgdld21210.总阻力 J/kgHff6.Hf1 =Hf *l2/l1 ，其中 l1=3.49m 、l2=0.127m 1 lfffff nfff RalgguH2122 0.5.03.制作相关曲线图分别是图1-1 log-logRe 关系曲线，图1-2 -logRe 关系曲线图1-3 -Re 关系曲线，图2-1 -Re 关系曲线6图1-1 log-logRe 关系曲线图1-2 -logRe 关系曲线7图1-3 -Re 关系曲线图2-1 -Re 关系曲线84.分析相关曲线图五思考题1、若已测得水银水差压计的读数为 （mHg） ，试证明其与阻力 的关系为：fRfHJ/kggRHff6.22、紧靠流量计前后测得的压差，是否代表流体流过流量计的永久阻力损失？为什么？3、如图 C 所示的差压计，当测试管路中有水流过时，问：（1）当 A、B 阀通，C 阀关时，差压计读数代表什么？（2）当 A、B、C 阀全开时，差压计读数又代表什么？9
