流体流动阻力的测定

一、实验目的

1、了解流体阻力的测定方法

2、测定流体直管的摩擦阻力，确定摩擦系数与雷诺准数之间的关系，μ、u、d 都有关系。

3、测定局部阻力，求出局部阻力系数。 二、实验装置如图

管路中直管直径为两种：D20管测2米长，测直管阻力；D32管装有阀门，测局部阻力，测压间距0.54米，阀门9调节流量。流量大小由涡轮流量计5测定。

所用设备及仪表规格如下：

①离心泵：型号1BA−6,Q=11m/s,H=17.4m; ②循环水槽：55×66×76cm; ③涡轮流量传感器LWGY-25

1贮水槽 2管道过滤器 3离心泵 4温度计 5涡轮流量计 6、8 U型管差压计 7、9阀门 1 2 3 4 5 8 7 9 6 12

3

5 3 2 1 4 涡轮流量计 1涡轮 2导流器 3磁电感应转换器 4 外壳 5 前置放大器 涡轮流量计由涡轮流量变送器和显示器仪表组成。涡轮流量变送器的结构如图所示。当流体流过时，冲击涡轮的叶片，使涡轮发生旋转，在一定流量范围和流体粘度下，涡轮的转速与流速成正比。当涡轮转动时，涡轮叶片切割置于该变送器壳休上的检测线圈所产生的磁力线，致使周期性地改变检测线圈电路上的磁阻，使通过线圈的磁通量发生周期性变化。检测线圈产生脉冲信号，该信号放大，送至显示器仪表，再经计算，即可获得流量示值。（转速与流速的关系做实验时给）。

涡轮流量计具有以下优点：

（1）测量精度高。精度可以达到0.5级以上，在狭小范围内甚至可达0.1%，故可作为校验1.5～2.5级普通流量计的标准计量仪表。

（2）对被测信号变化的反应快，被测介质为水时，时间常数一般为几ms （3）压力损失小，一般最大流量时压力损失不大于30Pa

Q总＝

其流量系数为ξ， 式中：Q总――流量；

N

ξ

N――总脉冲数，即总转数。 ξ――流量系数。（实验时给出数值）

④转速数字显示仪：XJP-02A

⑤U型差压计：指示剂为水银，ρ0=13600kg/m3 ⑥温度计 0～100℃

三、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，会产生能量损失。流体在直管中流动造成的能量损失称直管阻力，面流体通过阀门、管件等局部障碍所造成的能量损失称局部阻力。 1、直管阻力

hf=

表现形式为

P1−P2

ρ 截面1，2间三项能量中，水平管位能差为0，流速不变，

动能不变，只有压力变化，即存在压差：

lu2

=λhf=

d2 ρ∆P

λ=

层流：

Reελ=ψ(Re,) 湍流：d

可以计算出λ

压差是采用液柱压差计测量，即U型管压差计△P=R(ρ0-ρ)g 2、局部阻力

两种表示方法：当量长度法和阻力系数法：

leu2u2∆Phf=λ=ξ=

d2ρ 计算出ξ或le 2

测定压差时，测压孔不能紧靠管件，即所测阻力包括部分直管阻力，计算 时应扣除直管阻力。

四、实验步骤

1、试验准备 ①将水槽注满水。

②打开U型差压计的平衡阀，关闭离心泵出口阀门(为什么)，启动离心泵，并打开转速显示仪开关。

③打开离心泵出口阀门至最大循环几分钟，排出管路中气体，再把U型差压计上放气阀打开，让水把测压导管中气体带走，排气时要小心，严防把水银冲走。

④关闭泵出口阀门，关闭U型管平衡阀，记取U型差压计初始读数，打开出口阀，再关闭，看初始读数有无变化，如不变表明气体排尽。 2、实验过程 ①测定直管阻力

调节泵出口阀门，使流量逐渐增大，在流量变化中取8～10组数据(流量小时数据密些)，流量稳定时读取数据，记录数据表格书中114页有。

②测定局部阻力(可在测定直管阻力时同时测定)测定不同流量时的5组数据。 ③记录水温。

④实验完毕后的检查工作

a首先关闭泵出口阀门，及仪表开关，将U型压差计上平衡阀关闭，再关泵。b 排除槽中水。

五、实验报告要求

①绘出λ、Re关系曲线

②计算闸阀局部阻力系数ξ，并求出平均值。

六、思考题

1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样赶气？如何检验是否赶尽？

2.在U型差压计上装设的“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该是关闭的？(不测定时开，测量时关)

3.不同管径、不同水温测定的λ、Re关系曲线能否用于空气？如何应用？ 4.如测压孔边缘有毛刺或安装就正，对静压的测量是否有影响？