管内沿程阻力系数测定

实验六 管内沿程阻力系数测定

(一) 实验目的：

通过实验掌握管内沿程阻力的测试方法。

(二) 基本原理：

流体沿内径均匀的管道流动时，由于流体的粘性沿程水头损失hf的大小与管长l、管径d、管壁粗糙度Δ、流体的平均流速V密度和粘度有关。跟据相似原理分析，hf可由以下关系式表示：

LV (8—1) hffRedd2g2令 fRed2 (8—2)

则 hfldV2g (8—3)

沿程阻力系数是雷诺数和管壁对粗糙度Δ/的函数，它可以由理论推导及用实验的方法获得实验曲线或经验公式求得。对于层流流动沿程阻力系数是用分析方法推导出来，并且以为实验所证实，而对于湍流流动, 沿程阻力系数的计算公式，则是人们在实验的基础上提出某些假设，经过分析和根据实验进行修正.而归纳出来的半径验公式，下面简单介绍一些常用公式：

1． 层流区： Re <232

2.湍流光滑管区:

d 2320Re26.98 (8—5)

73Re (8—4)

3.湍流粗糙管过渡区:

dd 26.98Re41612730.85

0.0096/d2.88Re (8—6)

式中 代表一种正比于圆壁平均凹凸的粗糙长度。

/6-1

4.湍流粗糙平方阴力区:

d Re416020.85

2d 1.74282 (8—7)

d在教学实验条件的下，只能就一种特定

的管道，在不同的Re下做若干个实验点，把这些实验点

联成一条fRe曲线，这条曲线的某一段可以用一个经验公式来表达。

本实验中流速V可由流量计测得流量后经计算而得，沿程损失hf可用差压计测得，水平安装的管道，沿程损失水头损失与管道两端压差关系为:

hfp1p2 (8—8) g用所求得的流速V和沿程损失hf及管道直径d，管道长度L即可求得管道沿程阻力系数，同时也可求出ReVd,即可画出与Re的关系曲线。

(三) 实验设备

如图8-1所示，主要由保持恒定水位的水箱，实验管段和测量Ⅰ, Ⅱ两处阻力损失的差压变送器以及测量水流量的涡轮流量计, 显示仪表等组成。

8 1 3 2 4 62 Ⅰ Ⅱ 7 6 11 5

10 9

1-显示仪表 2-差压变送器 3.4-排气阀门 5-流量调节阀门 6-涡轮流量计 7-水泵 8-高位水箱 9-地下水池 10-地沟 11-实验管段

图8—1 沿程阻力实验

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(四)实验方法与步骤：

1.实验前应开启3，4阀门排除差压计连接软管中可能存在的空气，使显示仪表的读数为零。

2.将阀门5开至最大，使管中尽可能通过最大流量，等到水流平稳后记录差压仪表读数U1及涡轮流量计读数f，由U1值可求出压差P50U1(KPa)，f值可以求出流量Qf(L/S)，称为仪表常数。

3.逐次关小出水阀门5，当管内通过不同流量时，分别记录差压计读数U1和流量计读数f，共进行十次。 4.测量水温，并通过查表计算求得液体粘度。

(五)实验注意事项：

1.每次调整流量的幅度应使十次的实验点能较均匀地分布。

2.每次调节阀门改变流量后，为使水流稳定，须待2-3分钟再读数据。 (六)实验数据记录:

实验段直径d CM 实验段管长L CM

水温T C

实验次数 名称及单位 差压计读数U1(mV1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 涡轮流量计f(次/秒) (七)实验结果处理：

1. 根据测量数据计算Q、、和Re，并把计算结果列成表。

2. 从求得的和Re，绘制纵坐标为，横坐标为Re的f(Re)曲线。

(八)思考题：

1. 从实验曲线f(Re)判断流动属哪一种流动区域，并与相应区域的理式比较。 2. 分析误差产生的原因。

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