阻力预习报告.docx
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阻力预习报告
化工基础实验报告
一、实验名称流体阻力实验
二、班级姓名学号成绩
三、实验时间2014.11.24同组成员
一、实验目的
1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系；
2、测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值；
3、测定层流状态直管道的λ随Re变化关系；
4、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；
5、测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；
6、测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。
二、实验原理
1．流体阻力测定
流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力；在流经弯头、阀门等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。
这些能量损失都表现为机械能的减少，结合因次分析用hf表示如下：
直管流体阻力：
（1）
管道局部阻力：
（2）
式中：
λ——直管摩擦阻力系数，λ=F（Re,ε/d）
ζ——管道局部阻力系数，ζ=F（Re，形状）
对水力学光滑管道：
λ=0.3163/Re0.25
对层流管道：
λ=F（Re）≈64/Re
2．离心泵及管路特性曲线测定
离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速。
泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。
该特性曲线需由实验测得，计算如下：
mH2O
kW
Q=3600×qvm3/h
管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。
本实验中任何一个流量点都是工作点，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：
mH2O
虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。
测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。
3．孔板流量计标定
孔板流量计制造方便，不易堵塞，在生产中使用广泛。
其流量计算公式为：
m3/s（3）
式中：
A0——孔口面积；
C0——孔流系数，受雷诺数、孔口与管道面积比影响，通过实验求得；
ΔP——孔板前后压强差，Pa。
三、实验装置与流程
图1、流体阻力实验流程
1、水箱2、离心泵3、涡轮流量计4、层流水槽5、层流管6、截止阀7、球阀
8、光滑管9、粗糙管10、突扩管11、孔板流量计12、流量调节阀
装置中的有关尺寸：
光滑管（不锈钢管）l=1.5m，di=0.021m；
粗糙管（镀锌钢管）l=1.5m，di=0.023m；
层流管l=1.2m，di=0.003m；
截止阀与球阀di=0.021m；
突然扩大d小=0.016m，d大=0.042m；
离心泵进出口压力表表心垂直距ΔH=0.25m；
孔板孔口面积A0=4.52×10-4m2。
安装管道d=0.026m，m=0.85
四、实验步骤
实验前先排空装置内空气，目的1,3需测出相应管路在不同流量下的压降，在0到9m3/h范围内测20组，做出λ随Re变化关系曲线。
目的2需在流量为8,6,4m3/h测出相应管件的压降。
目的4在保持离心泵转速一定情况下，通过调节流量阀，得出He～Q、N轴～Q、η～Q的特性曲线。
目的5保持阀门不变，改变离心泵转速，得出H～Q曲线。
目的6测出不同流量下的压降，从而算出C0与Re。
五、操作注意事项
1．测定实验数据前，务必排净管路系统中的空气。
2．测定直管湍流状态的阻力时，流量最好在0.8～7m3/h之间，以保证涡轮流量计的测量精度。
3．注意不要超过压力传感器测量上限。
4．不得急速开关阀门，以防损坏设备。
六、实验预习思考
1.Q:
启动离心泵要注意哪几方面（离心泵启动要素）？
A:
1:
离心泵起动时先关闭出水阀阀门，打开进水阀门，使启动功率最小，2:
要灌满液体，防止气缚，3:
安装高度不能超过铭牌上所标注的，防止发生气蚀！
2.Q:
离心泵规格参数的含义？
A:
略。
3.Q:
如何测量管道沿程阻力、管件局部阻力？
A:
测出水平管道或水平管件的压降，即可得道其阻力损失。
4.Q:
测量管道阻力或者局部阻力时，如系统中混有气泡，会带来什么影响，如何处理？
A:
阻力测量会有误差。
可以加大流量来赶走气泡，或者等一会让气泡流走。
5.Q：
孔板流量计的标定，需要测取那些数据？
以什么为基准？
A:
测出流量、压降、液体密度、孔口直径，按照公式（3）算出C0。
七、数据处理
层流直管
流量ml/min
16.3
16.7
13.2
11.7
16.9
压降/kPa
0.16
0.17
0.14
0.12
0.18
水的密度（20℃）kg/m³
998.2
粘度Pa·s
100.5*10（-5）
Re
114.58
117.39
92.79
82.24
118.79
1/Re
0.008728
0.008519
0.01078
0.01133
0.008418
λ
0.05497
0.05565
0.07335
0.08003
0.05753
一）光滑管
试验次数
流量/m3/h
压降/kPa
流速/（m/s）
λ
Re
lnRe
lnλ
1
6.95
23.40
5.577
0.027
89527
11.402
-3.616
2
6.03
17.74
4.838
0.027
77676
11.260
-3.609
3
5.49
14.73
4.405
0.027
70720
11.166
-3.608
4
4.99
12.12
4.004
0.027
64279
11.071
-3.612
5
4.51
10.20
3.619
0.028
58096
10.970
-3.582
6
3.98
7.32
3.194
0.026
51269
10.845
-3.664
7
3.81
6.61
3.057
0.025
49079
10.801
-3.678
8
3.57
5.89
2.865
0.026
45987
10.736
-3.663
9
3.36
5.36
2.696
0.026
43282
10.675
-3.637
10
3.19
4.85
2.560
0.026
41092
10.624
-3.633
11
3.00
4.38
2.407
0.027
38645
10.562
-3.612
12
2.76
3.76
2.215
0.027
35553
10.479
-3.598
13
2.62
3.42
2.102
0.028
33750
10.427
-3.588
14
2.41
2.96
1.934
0.028
31045
10.343
-3.566
15
2.18
2.49
1.749
0.029
28082
10.243
-3.538
16
1.96
2.10
1.573
0.030
25248
10.137
-3.496
17
1.79
1.76
1.436
0.030
23058
10.046
-3.491
18
1.58
1.41
1.268
0.031
20353
9.921
-3.463
19
1.38
1.19
1.107
0.035
17777
9.786
-3.362
20
1.2
0.94
0.963
0.036
15458
9.646
-3.318
21
1.01
0.72
0.810
0.039
13010
9.474
-3.240
22
0.80
0.49
0.642
0.042
10305
9.240
-3.159
23
0.61
0.34
0.489
0.051
7858
8.969
-2.982
流量/m3/h
出口表压//kPa
进口表压//kPa
电功率/kw
Q/m3/h
Q*Q/m3/h
He/m
N轴/kw
效率
7.07
11.8
-1.5
0.59
7.07
49.9849
1.608204
0.531
0.058244
6.74
12.6
-1.4
0.58
6.74
45.4276
1.679689
0.522
0.058993
6.4
13.3
-1.2
0.57
6.4
40.96
1.730749
0.513
0.058733
6.1
13.9
-1.1
0.56
6.1
37.21
1.781809
0.504
0.05866
5.78
14.5
-1
0.56
5.78
33.4084
1.83287
0.504
0.057176
5.5
15
-0.9
0.54
5.5
30.25
1.873718
0.486
0.057679
5.2
15.5
-0.8
0.53
5.2
27.04
1.914566
0.477
0.056773
4.91
16
-0.7
0.52
4.91
24.1081
1.955414
0.468
0.055803
4.61
16.3
-0.6
0.51
4.61
21.2521
1.975838
0.459
0.053979
4.31
16.8
-0.6
0.5
4.31
18.5761
2.026899
0.45
0.052806
4.01
17.1
-0.5
0.49
4.01
16.0801
2.047323
0.441
0.050638
3.66
17.6
-0.4
0.47
3.66
13.3956
2.088171
0.423
0.049146
3.38
17.9
-0.4
0.46
3.38
11.4244
2.118807
0.414
0.047053
3.1
18.3
-0.3
0.44
3.1
9.61
2.149443
0.396
0.04577
2.84
18.6
-0.3
0.43
2.84
8.0656
2.18008
0.387
0.043517
2.54
18.9
-0.3
0.42
2.54
6.4516
2.210716
0.378
0.040407
2.17
19.3
-0.2
0.4
2.17
4.7089
2.241352
0.36
0.036749
1.92
19.5
-0.2
0.39
1.92
3.6864
2.261776
0.351
0.033653
1.69
19.8
-0.1
0.38
1.69
2.8561
2.2822
0.342
0.030676
1.3
20.2
-0.1
0.36
1.3
1.69
2.323049
0.324
0.025354
1
20.5
-0.1
0.35
1
1
2.353685
0.315
0.020325
0.65
20.8
-0.1
0.33
0.65
0.4225
2.384321
0.297
0.014194
He～Q的特性曲线
He～Q的特性曲线
N轴～Q的特性曲线
η～Q的特性曲线
四、自评
包括实验收获、建设意见等。
五、指导教师批阅意见
实验报告评分表
实验预习
实验记录
结果及讨论
自评
总分
实验原理
10
预习思考
10
实验现象
10
原始数据
10
计算举例
15
数据图表
15
结果讨论
20
10
指导教师批阅意见
教师签名
日期
升级会员 