天津大學流體阻力實驗裝置

『壹』 流體流動阻力測試實驗如何手機冷凝液應注意什麼問題

流體流動阻力測試實驗如何手機冷凝液，啟動離心泵，打開被測管線上的開關閥及面板上與其對應的切換閥，關閉其他開關閥和切換閥，確保測壓點一一對應。
② 系統要排凈氣體使液體連續流動。設備和測壓管線中的氣體都要排凈，檢驗的方法是當流量為零時，觀察U形壓差計的兩液面是否水平。
③ 讀取數據時，應注意穩定後再讀數。測定直管摩擦阻力時，流量由大到小，充分利用面板量程測取10組數據。測定突然擴大管、球閥和截止閥的局部阻力時，各取3組數據。本次實驗層流管不做測定。
④ 測完一根管數據後，應將流量調節閥關閉，觀察壓差計的兩液面是否水平，水平時才能更換另一條管路，否則全部數據無效。同時要了解各種閥門的特點，學會使用閥門，注意閥門的切換，同時要關嚴，防止內漏。

『貳』 如何測量流體的流動阻力

尼古拉茲實驗歸納總結出了流動阻力與雷諾數Re和相對粗糙度△/d的關系，將沿程阻力系數的變化歸納為五個區。

層流區：λ=f1(Re)；

臨界過渡區：λ=f2(Re)；

光滑管區：λ=f3(Re)；

湍流過渡區：λ=f(Re，k/d)；

湍流粗糙區：λ=f(k/d)。

尼古拉茲實驗比較完整地反映了沿程阻力系數λ的變化版規律，揭露了影響λ變化的主要因素，它對λ和斷面流速分布的測定，推導湍流的半經驗公式提供了可靠的依據。

尼古拉茲通過人工粗糙管流實驗，確定出沿程阻力系數與雷諾數、相對粗糙度之間的關系，實驗曲線被劃分為5個區域，即1．層流區 2．臨界權過渡區3．紊流光滑區4．紊流過渡區5．紊流粗糙區（阻力平方區）。

(2)天津大學流體阻力實驗裝置擴展閱讀：

流體流動阻力：流體在管路系統中的流動可以分為在均勻直管中的流動，產生以表面摩擦為主的沿程阻力；在各種管件象閥門、彎管、設備進出口等中的流 動，由於流道變向、截面積變化、流道分叉匯合等 產生以逆壓差或渦流為主的局部阻力。

流動邊界的物體對流動流體的作用力。它與流體流動的方向相反，由動量傳遞而產生。流動阻力是粘性流體中動量傳遞研究的基本問題之一。流動阻力的反作用力，即流體對物體的作用力，稱為曳力(drag)。對於管流，流動阻力通常用流體的壓力降表示，此壓力降造成的機械能（壓能）降低不能再恢復，亦即部分機械能遭受損失,通稱阻力損失。對於繞流,更多地注意曳力。

只要來流即物體上游流體速度均勻，流體繞過靜止物體的流動，與物體在靜止流體中的運動是等同的。因此，工程上常在流動流體中置入靜止的模型，以模擬物體在靜止流體中的運動。

『叄』 流體力學實驗指導書 食品工程原理實驗--流體力學綜合實驗指導書

實驗一 離心泵特性測定實驗

一、實驗目的

1．熟悉離心泵的工作原理和操作方法；

2. 掌握離心泵特性曲線的測定和表示方法，加深對離心泵的了解。

二、基本原理

離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要依據之一，其特性曲線是在恆定轉速下泵的揚程H 、軸功率N 及效率η與泵的流量Q 之間的關系曲線，它是流體在泵內流動規律的宏觀表現形式。由於泵

內部流動情況復雜，不能用理論方法推導出泵的特性關系曲線，只能依靠實驗測定。

三、實驗步驟及注意事項

1．實驗步驟：

（1）灌泵：清理水箱中的雜質，然後加裝實驗用水。通過灌泵漏數悄源斗給離心泵灌水，直到排出泵內氣體。

（2）開泵：檢查各閥門開度和儀表自檢情況，試開狀態下檢查電機和離心泵是否正常運轉。開啟離心泵之前先將出口流量調節閘閥V2關閉（如果調節閥全開，可能會導致泵啟動功率過大，從而可能引發燒泵），當泵達到額定轉速後方可逐步打開此出口閥。

（3）實驗時，通過調節閘閥V2以增大流量，待各儀表讀數顯示穩定後，讀取10組相應數據。離心泵特性實驗主要獲取實驗數據為：流量Q 、泵進口壓力p 1、泵出口壓力p 2、電機功率N 電、泵轉速n ，。 及流體溫度t 和兩測壓點間高度差H 0（H 0＝0.1m ）

（4）關閉泵的出口閥，再關閉泵開關及儀表電源，最後關閉電源開關，停機；同時記錄下設備的相關數據（如離心泵型號，額定流量、額定轉速、揚程和功率等）。

2．注意事項：

（1）一般每次實驗前，均需對泵進行灌泵操作，以防止離心泵氣縛。同時注意定期對泵進行保養，防止葉輪被固體顆粒損壞。

（2）泵運轉過程中，勿觸碰泵主軸部分，因其高速轉動，可能會纏繞並傷害身體接觸部位。 （3）不要在出口閥關閉狀態下長時間使泵運轉，一般不超過三分鍾，否則泵中液體循環溫度升高，易生氣泡，使泵抽空。

四、原始數據記錄

離心泵型號＝ 額定流量＝ 額定揚程＝ 額定功率＝ 泵進出口測壓點高度差H 0= 流體溫度t ＝

實驗次數

2．分別繪制一定轉速下的H ～Q 、N ～Q 、η～Q 曲線。 3．分析實驗結果，判斷泵最為適宜的工作范圍。

流量Q m 3/h

泵入口真空度p 1 kPa

泵出口表壓強p 2 kPa

電機功率N 電

kW

泵轉速r/m

五、數據處理結果 轉速n=______r/min

序號

流量Q(m3/h)

揚程H(m)

軸功率N(kW)

泵效率η(%)

六、 計算舉例（並繪出圖形）

[1**********]00

4

8

12

Q(m/h)

3

H (m )

1620

10.80.6η

0.40.200

4

8

12

Q(m/h)

3

1620

1.51.20.90.60.300

4

8

12

Q(m/h)

3

N (k W )

1620

五、思考題

1．試從所測實驗數據分析，離心泵在啟動時為什麼要關閉出口閥門？

2．啟動離心泵之前為什麼要引水灌泵？如果灌泵後依然啟動不起來，你認為可能的原因是什麼？ 3．為什麼流量越大，入口真空表讀數愈大而出口壓力表讀數愈小？

實驗二 流體流動阻力測定實驗

一、實驗目的

1．掌握流體流動阻力的測定方法。

2．測定流體流過直管時的摩擦阻力，並確定摩擦系數λ與雷諾准數Re 的關系，驗證在一般湍流區內λ與Re 的關系曲線。

3．測定流體流經管件、閥門時的局部阻力系數ξ。 4．學會倒U 形壓差計的使用薯態方法。

二、基本原理

流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統時，由於粘性剪應力和渦流應力的存在，不可避免地要消耗一定的機械能。這種機械能消耗包括直管阻力和局部阻力。流體流經直管時所造成機械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小改變所引起的機械能損失稱為局部阻力損失。 在工程設計中，流體流動阻運鏈力的測定或計算，對於確定流體輸送所需推動力的大小，例如泵的功率、液位等，選擇適當的輸送條件都有不可或缺的作用。

三、實驗步驟

1．泵啟動：首先對水箱進行灌水，然後關閉出口閥V2，打開總電源和儀表開關，啟動水泵，待

電機轉動平穩後，把出口閥V2緩緩開到最大。

2. 實驗管路選擇：選擇實驗管路，把對應的進口閥f1、f2、f3打開（f1是粗糙管管路的閥門，f2

是光滑管管路的閥門，f3是局部阻力管路的閥門），在出口閥最大開度下，保持全流量流動5－10min 。

3．排氣：打開，進行排氣操作至管內無氣泡存在。

3．流量調節：調節出口流量調節閘閥V2, 然後開啟相應管路的選擇閥f1、f2、f3，調節流量，讓

流量從1到4m 3/h范圍內變化，建議每次實驗變化0.5m 3/h左右。每次改變流量，待流動達到穩定後，記下對應流量下的的壓差值。

4．計算：裝置確定時，根據ΔP 和u 的實驗測定值，可計算λ和ξ，在等溫條件下，雷諾數

Re=ρ/μ=Au，其中A 為常數，因此只要調節管路流量，即可得到一系列λ～Re 的實驗點，從而繪出λ～Re 曲線。

5．實驗結束：關閉出口閥，關閉水泵和儀表電源，清理裝置。

四、原始數據記錄

表1

管內徑（mm ）

名稱 局部阻力 光滑管 粗糙管

材質

管路號

閘閥 不銹鋼管 鍍鋅鐵管

管內徑

（cm ） 測量段長度

95 100 100

表2直管阻力

實水溫t=_____℃，ρ= _____kg/m3，μ=______Pa ·s ， 光滑管、粗糙管測壓點間距L=_____m ，管內徑d=_____mm

序 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

流量V h (m3/h)

光滑管壓降(mm液柱) 左

右

凈值

流量V (m3/h)

粗糙管壓降(mm液柱) 左

右

凈值

表3 局部阻力

序號

流量V h (m3/h)

截止閥壓降(mmHg)

左

右

凈值

五、 數據整理表

1． 直管阻力

序號

光滑管阻力

V s (m3/s)

u (m/s)

h f (J/kg)

R e

λ

V s (m3/s)

u (m/s)

粗糙管阻力 h f (J/kg)

R e

λ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2． 局部阻力

六、 計算舉例（並繪出圖形）

0.1

λ

0.01

1000

10000

Re

100000

1000000

七、思考題

1. 如何檢驗測試系統內的空氣已被排除干凈？U 型管壓差計的零位應如何校正？

2. 在λ-Re 曲線中，本實驗所測Re 在一定范圍內變化，如何增大或減小Re 的變化范圍？ 3. 根據光滑管實驗結果，對照柏拉修斯方程λ=

0.3164

，計算其誤差。 0.25

Re

『肆』 化工原理實驗中哪些用到了風機工作

化工原理實驗中哪些用到了風機工作：
化工原理實驗裝置系列一、雷諾實驗裝置 JGKY-LN實驗目的：1、觀察流體在管內流動的兩種不同型態。2、觀察滯流狀態下管路中流體速度分布狀態。3、測定流動形態與雷諾數Re之間的關系及臨界雷諾數值。主要配置：有機玻璃水槽、示蹤劑盒、示蹤劑流出管、細孔噴嘴、玻璃觀察管、計量水箱、不銹鋼框架。技術參數：1、有機玻璃水槽：大於30L。2、玻璃觀察管：Φ20mm。3、計量水箱：容積大於8L。4、指示液為紅墨水或其它顏色鮮艷的液體。5、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。6、外形尺寸：1200×450×1300mm。二、柏努利實驗裝置 JGKY-BNL實驗目的：1、熟悉流體流動中各種能量和壓頭的概念及相互轉化關系，加深對柏努利方程式的理解。2、觀察各項能量（或壓頭）隨流速的變化規律。主要配置：蓄水箱、水泵、有機玻璃實驗水箱、有機玻璃計量水箱、測壓管、閥門、不銹鋼框架。技術參數：1、水泵為微型增壓泵，功率：90W。2、計量水箱：容積大於8L。3、實驗管道：Φ20與Φ40mm。4、測壓管 Φ8有機玻璃管 指示液為水，無毒、使操作更為安全。5、實驗水箱： 400×250×450 mm（透明有機玻璃水箱）。蓄水箱： 600×400×400 mm（PVC或不銹鋼水箱）。6、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1800×500×1500mm。三、離心泵特性曲線測定實驗裝置 JGKY-LXB實驗目的：1、了解離心泵的結構和特性，熟悉離心泵的操作。2、測量一定轉速下的離心泵特性曲線。3、了解並熟悉離心泵的工作原理。主要配置：蓄水箱、離心泵、壓力表、真空表、功率表、渦輪流量計、實驗管路、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、卧式離心泵流量6
m^{3}
m
3

/h,揚程15m，功率370W。
2、流量測量採用渦輪流量計，流量約0.5～8 m3/h。3、壓力表：Y-100型，0～0.6Mpa，真空表-0.1～0Mpa。4、功率測量：數字型功率表，精度1.0級。5、蓄水箱由PVC或不銹製成，容積約80L。6、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、控制屏面板及框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1600×500×1500mm。數據採集型（JGKY-LXB/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、渦輪流量計及流量積算儀、變頻器、壓力感測器。能在線監測流量、壓力等實驗數據。四、恆壓過濾實驗裝置 JGKY-GL/HY實驗目的：1、掌握過濾的基本方法。2、掌握在恆壓下過濾常數K、當量濾液體積qe的求取。3、觀察過濾終了速率與洗滌速率的關系。主要配置：板框過濾機、空壓機、壓力容器、計量槽、盛渣槽、攪拌電機、控制閥、不銹鋼框架。技術參數：1、板框過濾機的過濾面積：0.084m2，過濾介質：帆布。2、空壓機排氣量：0.036m3/h，壓力：0.7MPa，功率：750KW。3、壓力容器：容積約35L，上裝壓力表（0-0.6Mpa）、空壓 機入口給混合液加壓、視鏡可方便觀察容器內的液位。4、盛渣槽：過濾時會有一定泄漏現象，為保證實驗室的衛生用來盛泄漏的混合液。5、計量槽由有機玻璃製成，容積：約14L。6、攪拌器轉速：0-200轉/min。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1700×600×1600mm。數據採集型（JGKY-HY GL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、重量感測器、壓力感測器。能在線監測慮液量、壓力等實驗數據。五、流量計校核實驗裝置 JGKY-LX實驗目的：1、熟悉節流式流量計的構造及應用。2、掌握流量計的流量校正方法。3、通過對流量計量系數的測定，了解流量系數的變化規律。
主要配置：水泵、孔板流量計、文丘里流量計、計量水槽、秒錶、U型壓差計、蓄水箱、不銹鋼框架及管路、控制屏。技術參數：1、水泵：最大流量30L/min、最高揚程16m、功率370W、工作電壓220V、轉速2850r/min2、孔板孔口徑：dO=8mm，不銹鋼材質。3、文丘里管喉徑：dV=8mm，不銹鋼材質。4、計量槽容積：15L，蓄水箱容積：20L。5、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，操作方便。8、外形尺寸：1500×500×1500mm。數據採集型（JGKY-LX /Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、流量等實驗數據。六、流體流動阻力實驗裝置 JGKY-ZL實驗目的:1、掌握流體流經直管和閥門時的阻力損失和測定方法，通過實驗了解流體流動中能量損失的變化規律。2、測定流體流經閥門時的局部阻力系數ζ。3、測定直管摩擦系數λ與雷諾數Re之間的關系。主要配置：水泵、蓄水箱、沿程阻力光滑管、沿程阻力粗糙管、局部阻力管、壓差計、流量計、閥門、實驗台架及電控箱。技術參數：1、粗糙管段：不銹鋼管，管徑25mm、管長1.6m，內裝不銹鋼螺旋絲或工業鍍鋅管。2、光滑管段：不銹鋼光滑管，管徑25mm、管長1.5m。3、局部阻力段：管徑25mm，測量閥門局部阻力。4、水泵：流量5m3/h、揚程20m、電機功率：550W。5、流量計：採用轉子流量計或渦輪流量計，（渦輪流量計：LWCY-15，0.6-6 m3/h，LED背光液晶顯示）。6、蓄水箱為不銹鋼材質，容積約40L。7、閥門及三通等管件均為304不銹鋼材質。8、操作台架及電控箱為不銹鋼材質，結構緊湊，外形美觀，流程簡單，操作方便。9、尺寸：2000×600×1800mm。數據採集型（JGKY-ZL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、流量等實驗數據。
七、流化床乾燥實驗裝置 JGKY-GZ/LHC實驗目的：1、了解流化床乾燥裝置的結構、流程及操作方法。2、學習測定物料在恆定乾燥條件下乾燥特性的實驗方法，研究乾燥條件對乾燥過程特性的影響。3、掌握根據實驗乾燥曲線求取乾燥速率曲線以及恆速階段乾燥速率、臨界含水量、平衡含水量的實驗分析方法。主要配置：空氣旋渦泵、電加熱箱、流化床體、集塵器、加料斗、旋風分離器、U型壓差計、孔板流量計（或畢託管流量計）、不銹鋼實驗台架及電控箱。技術參數：1、空氣旋渦泵：風量450 m3/h，風壓120mmH2O,效率66%，軸功率0.75KW。2、電加熱箱：功率2KW，不銹鋼材質。3、U型壓差計：測量流化床總塔壓差及進風流量。4、電控箱：在電控箱上裝有智能溫控儀表，測量乾燥室的進出口溫度；電源開關、風機開關，按下開關旋鈕對應的工作開始進行。5、實驗台架及控制屏均為不銹鋼材質，結構緊湊、外形美觀、流程簡單、操作方便。6、外形尺寸：1500×600×2000mm。數據採集型（JGKY-GZLHCⅡ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、溫度、流量等實驗數據。八、傳熱實驗裝置 JGKY-CR實驗目的：1、熟悉傳熱實驗的實驗方案設計及流程設計。2、了解換熱器的基本構造與操作原理。3、掌握熱量衡算與傳熱系數K及對流傳熱膜系數α的測定方法。4、了解強化傳熱的途徑及影響傳熱系數的因素。主要配置：套管換熱器、蒸汽發生器、氣泵、熱電偶、數顯儀表、壓力表、熱球風速儀或轉子流量計、實驗管道、閥門、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、套管換熱器：內管ф22X1.5mm，外管ф52X1.5mm，換熱段長度：1.0m。2、蒸汽發生器：不銹鋼製作，加熱功率：2KW，操作電壓220V。3、氣泵：離心式中壓吹風機，功率：250W，轉速：2800/min，風壓：1300Pa，風量：8m3/min。
4、壓力測量：測量范圍：0-2.5MPa，精度0.5級；溫度測量：測量范圍:-50 - 150℃，精度0.5級。5、熱球風速儀：測量風速：0.05-10m/s；轉子流量計：測量范圍：4-40 m3/h。6、實驗管道、閥門為不銹鋼和銅結構。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1500×550×1700mm。數據採集型（JGKY-CR/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓力感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓力、溫度、流量等實驗數據。九、填料吸收實驗裝置 JGKY-XS/TL實驗目的：1、了解填料吸收塔的結構、流程及操作方法。2、觀察填料吸收塔的流體力學行為並測定在干、濕填料狀態下填料層壓降與空塔氣速的關系。3、測定總傳質系數Kya，並了解其影響因素。主要配置：吸收塔、風機、混合穩壓罐、流量計、U型壓差計、蓄水箱、水泵、壓力儀表、溫度儀表、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、吸收塔採用填料塔，尺寸：φ100×800mm，塔體為透明有機玻璃，便於學生觀察相關實驗現象2、填料：φ10×10×1mm瓷拉西環，吸收介質：二氧化碳氣體，吸收劑：水。3、風機：風壓≥0.04Mpa,排氣量≥85 L/min。4、流量計流量：氣體轉子流量計兩個，大流量液體轉子流量計一個5、壓差計：U型壓差計，觀察上下塔壓降變化。6、壓力儀表：測量范圍0-2.5MPa，精度0.5級；溫度儀表：測量范圍-50 – 150℃，精度0.5級。7、混合穩壓罐：不銹鋼製作，對空氣和二氧化碳氣體充分混合、穩壓後輸出。8、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。9、外形尺寸：2000×600×1700mm。數據採集型（JGKY-XCTL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、溫度、流量等實驗數據。
十、精餾實驗裝置 JGKY-JL實驗目的：1、熟悉精餾單元操作過程的設備與流程。2、了解板式塔結構與流體力學性能。3、掌握精餾塔的操作方法與原理。4、學習精餾塔效率的測定方法。主要配置：精餾塔、冷凝器、再沸器、溫控系統、加料系統、迴流系統、產品貯槽、配料槽及測量儀表、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、精餾塔體和塔板均採用不銹鋼製作，精餾塔容積：8L；塔徑：φ50mm，塔板數：13塊，板間距：100mm，孔徑：φ2mm，開孔率：6％。2、冷凝器換熱管管徑：φ12mm，壁厚：1mm,換熱面積：0.0568m2。3、再沸器採用不銹鋼製作，內置電加熱管加熱，總加熱功率為2000W，分兩組，各1000W。4、溫控系統採用自動無級控溫承擔精餾塔的溫度控制調節。5、加料系統：料液泵流量：0.4m3/hr,揚程：8m，功率：120W。6、塔頂餾出液的組成：90-95%，進料組成：15-35%。7、裝置產量：約4L/H。8、迴流系統:由兩支LZB-6的液體流量計控制迴流比。9、各項操作及溫度、壓力、流量的顯示、調節、控制全在控制屏板面進行。10、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便操作方便,操作方便。

『伍』 流體流動阻力的測定實驗為什麼要測流體的溫度

一、實驗目的
1、掌握流體阻力及一定管徑和管壁粗糙度下摩擦系數λ的測定方法
2、掌握測定局部阻力系數ζ的方法
3、掌握摩擦系數λ與雷諾數Re之間的關系及工程意義
二、實驗原理
流體阻力產生的根源是流體具有粘性，流動時存在內摩擦。而壁面的形狀則促使流動的流體內部發生相對運動，為流動阻力的產生提供了條件，流動阻力的大小與流體本身的物理性質、流動狀況及壁面的形狀等因素有關。流動阻力可分為直管阻力和局部阻力。
流體在流動過程中要消耗能量以克服流動阻力，因此，流動阻力的測定頗為重要。測定流體阻力的基本原理如圖所示，水從貯槽由離心泵輸入管道，經流量計計量後回到水槽，循環利用。改變流量並測定直管與管件的相應壓差，即可測得流體流動阻力。
1.直管阻力摩擦系數λ的測定
直管阻力是流體流經直管時，由於流體的內摩擦而產生的阻力損失hf 。對於等直徑水平直管段，根據兩測壓點間的柏努利方程有：

（1）
式中：l ，直管長度，m
d ，管內徑，m
（P1 - P2），流體流經直管的壓強降，Pa
u ，流體截面平均流速，m/s
ρ，流體密度，kg/m3
μ，流體粘度，PaS
由式（1）可知，欲測定λ，需知道l、d、（P1 - P2）、u、ρ、μ等。
（1）若測得流體溫度，則可查得流體的ρ、μ值。
（2）若測得流量，則由管徑可計算流速u。
（3）兩測壓點間的壓降（P1 -P2），可用U型壓差計測定。此時：
（2）
式中：R，U型壓差計中水銀柱的高度差，m
則：
（3）
2.局部阻力系數ζ的測定
局部阻力主要是由於流體流經管路中管件、閥門及管截面的突然擴大或縮小等局部位置時所引起的阻力損失，在局部阻力件左右兩側的測壓點間列柏努利方程有：
（4）
即
式中：ζ，局部阻力系數
   P1′- P2′，局部阻力壓強降，Pa
式（4）中ρ、u、P1′- P2′等的測定同直管阻力測定方法。
三、實驗操作步驟
1、了解實驗裝置，熟悉實驗各裝置的作用和原理。
2、進一步熟悉離心泵的操作。
3、檢查水槽水量是否夠用，必要時應為水槽加水；如實驗時間稍長，水槽水量不夠，可以向水槽加自來水，水位過高時即從溢流口流入地溝，便可保證水槽的水量。
4、開始實驗前先灌泵，避免在空載狀態下開車。打開電源開關，關閉泵出口閥，打開泵電源開關。打開連通閥，將泵出口閥打至最大，等待幾分鍾後關閉出口閥，反復開關管子上部的排氣閥對管子進行排氣。
5、在連通閥打開的情況下將排空閥開關幾次對測壓管進行排氣。關閉連通閥再開排空閥幾次對壓差計調零。
6、將流量由小逐漸加大，流量每變一次需等待幾分鍾到壓差計內讀數穩定，記錄下U型管的液柱高度差。
7、流量在增加過程中，其流速開始時增加的間隔較為緩慢，一般為10L/h。當流量增大到150L/h 後，便以50L/h 的流速來增加。
8、在實驗過程中，U型管液柱高度差應當是逐步增加的，如果不符合這一規律，應當從流量為最大值時開始，逆向操作（即逐步減少流量），直至流量為零為止。此時，U型管液柱高度差應當是逐步減少的。
9、如果實驗結果符合正常實驗規律，即可終止實驗。先關閉水的出口閥，再停泵，最後關閉電源開關；
10、局部阻力系數的測定與直管阻力的測定方法一樣，只是通過轉向閥使液體流入彎管。
11、打掃實驗室衛生，整理好原始記錄，交實驗指導老師簽字後再離開實驗室。
四、實驗注意事項與設備的維護保養
1、裝置配備的U型管壓差計內的指示液為水，20℃時密度為998.2kg/m3。
2、本裝置的直管為垂直安裝，與U型管壓差計相連的兩測壓點垂直距離為1054mm,直管內徑為15mm，絕對粗糙度ε＝0.2mm；
直管垂直安裝，測壓點測量的應為兩截面間的勢能差，包括了兩者的代數和為ΣΔP＝（P2－P1）＋ρgΔZ。顯然，ΔPS＝ΣHf＝λLρu2/(2d)，ρgΔZ則應為常數，且當u＝0時，ΔPS＝ΣHf＝0，ΣΔP取最大值,即ρgΔZ（此值可通過實驗測定）。因此，實際的直管阻力ΣHf＝ρgΔZ－ΣΔP。本實驗裝置的數據還可以用於驗證層流條件下λ與Re數的關系。
3、設備的維修主要是料液泵，具體要求請參照泵的使用說明書和有關的電機手冊；
4、設備使用一段時間後，如果管道連接件泄漏，可用維修的活動扳手禁錮連接螺母；
5、加密封生料帶之後再緊錮，還不行，則必須更換管道接頭或管道；
6、注意實驗過程中切勿捕捉測量點，只能從大到小測，或從小到大有規律的測，若少測了數據則需重新開始實驗。不能將流量打回所需測的數值另讀一組數據。否則數據將有很大的偏離。
五、實驗結果處理與要求
1、根據實驗所測項目，設計原始數據記錄表格。
2、驗證層流時λ～Re的關系。
3、湍流時，流量由小（大）到大（小）測8～10組數據，計算λ、ζ、Re值。
4、在雙對數坐標紙上繪出λ～Re曲線，並與書上λ～Re比較是否相符？
5、局部阻力原始記錄表格與下表一致。

『陸』 流體流動阻力的測定

實驗名稱：流體流動阻力的測定

一、實驗目的及任務：

1. 掌握測定流體流動阻力實驗的一般方法。

2. 測定直管的摩擦阻力系數及突然擴大管的局部阻力系數。

3. 驗證湍流區內摩擦阻力系數為雷諾數和相對粗糙度的函數。

4. 將所得光滑管的方程與Blasius方程相比較。

二、實驗原理：

流體輸送的管路由直管和閥門、彎頭、流量計等部件組成。由於粘性和渦流作用，流體在輸送過程中會有機械能損失。這些能量損失包括流體流經直管時的直管阻力和流經管道部件時的局部阻力，統稱為流體流動阻力。

1. 根據機械能衡算方程，測量不可壓縮流體直管或局部的阻力



如果管道無變徑，沒有外加能量，無論水平或傾斜放置，上式可簡化為：



Δp為截面1到2之間直管段的虛擬壓強差，即單位體積流體的總勢能差，通過壓差感測器直接測量得到。

2. 流體流動阻力與流體性質、流道的幾何尺寸以及流動狀態有關，可表示為：



由量綱分析可以得到四個無量綱數群：

歐拉數，雷諾數，相對粗糙度和長徑比

從而有



取，可得摩擦系數與阻力損失之間的關系：



從而得到實驗中摩擦系數的計算式



當流體在管徑為d的圓形管中流動時，選取兩個截面，用壓差感測器測出兩個截面的靜壓差，即可求出流體的流動阻力。根據伯努利方程摩擦系數與靜壓差的關系，可以求出摩擦系數。改變流速可測得不同Re下的λ，可以求出某一相對粗糙度下的λ-Re關系。

『柒』 如何控制流量使實驗點在λ-re圖上分布的比較均勻

流量計校核實驗過程一、文丘里流量計（一）實驗目的 1、找出文丘里流量計的流量和壓差之間的關系曲線。 2、測定文丘里流量計的流量系數。（二）基本原理 根據柏努利原理，流量與文氏流量計前後的壓差有如下關系： （4-14）式中： —體積流量m3\/s； —文氏管喉頸截面積，m2； Cv —文丘里流量計流量系數，無因次； R —U形壓差計的讀數，m； —壓差計內指示液密度，kg\/m3。—流體密度。kg\/m3。但是，流量系數的數值，往往要受到文氏計的結構和加工精度，以及流體性質、溫度、壓力的影響。因此，在現場使用這類數量計之前往往需要對流量計進行校正，即測定不同流量下的壓差計讀數，直接繪成曲線，或求得CV與Re之間關系曲線（流量系數CV在喉徑與管徑之比一定時隨Re數而變，其值由實驗測得），以備使用時查校。（三）實驗裝置實驗裝置及流程如圖4-12所示，文氏流量計裝在φ34×3mm不銹鋼管上，為了保證正常測量條件，流量計前、後必須有足夠長的直管段，其長度應使流體流過管件產生的渦流全部消失（具體安裝尺寸應查規定）。文氏計的壓差用U形壓差計測量，壓差計上部裝有放氣夾和平衡夾，放氣夾用以排出測壓管中積存的空氣，平衡夾用以平衡壓差計兩臂的壓力，防止沖走水銀，實驗用水，由泵從水箱輸入管路，由計量槽計量流量，然後放回水箱，循環使用，水溫由溫度計測量。圖4-12 流量計實驗裝置流程圖1、入口閥；2、文氏計；3、排水管；4、計量槽；5、液面計；6、排水閥；7、U形水銀壓差計；8、平衡夾；9、放氣夾。（四）實驗方法 1、熟悉實驗裝置及流程，觀察壓差計測壓導管與文氏計測壓接頭的連接，打開平衡夾和放氣夾。 2、打開管道進口閥，排除管道中的氣體，逐漸關小出口閥，使管道處於正壓，讓水經測壓導管由放氣管流出，以排出測壓系統中的空氣，待空氣排凈後，先關閉U形壓差計上部的放氣夾，然後關閉平衡夾。 3、關閉出口閥門，檢查壓差計左右兩臂讀數是否相等，否則，表明測壓系統中有空氣積存，需要重新排氣。 4、在進口閥全開的條件下，用出口閥調節流量進行實驗，由小流量到大流量或反之，記取8~10組數據，水的體積流量可根據計量槽中水量的增長和相應時間確定。 5、做完實驗後，將出口閥關閉，檢查壓差計讀數是否為零，若不為零應分析原因，並考慮是否要重做。 6、最後，將進口閥門關閉。松開壓差計上部平衡夾和放氣夾。（五）數據處理 1、在雙對數坐標紙上，用流量 對壓差計數R作圖，確定流量與壓差之關系。 2、根據實驗數據，計算流量系數Cv和對應點的Re數，在雙對數坐標紙上標繪CV-Re數之間的關系。（六）討論 1、試分析流量系數與哪些因素有關？ 2、在你所繪制的 ~R圖中，所得直線斜率是多少？理論上斜率應是多少？ 二、孔板流量計（一）實驗目的 1、找出孔板流量計的流量和壓差計讀數之間的關系曲線。 2、測定孔板測量計的孔流系數，並給出C0~Re的關系曲線。（二）基本原理 根據柏努利原理，流量與孔板流量計前後的壓差有如下關系： （4-15）式中 —體積流量，m3\/s； —孔板流量計的孔流系數，無因次； —孔口面積，m2； R —U形壓關計的讀數，m; —壓差計內指標液密度，kg\/m3； — 被測流體密度，kg\/m3； 孔流系數的數值，往往要受到流量計本身的結構和加式精度，以及流體性質、溫度、壓力等因素的影響，因此在現場使用這類流量計往往需對流量計進行校核，即測定不同流量下的壓差計讀數，直接繪成曲線，或求得Co與Re之間的關系曲線，以備使用時查校。（三）實驗裝置實驗裝置及流程如圖4-13所示，水從水箱經離心泵，經出口閥（調節流量用），再經過孔板流量計，最後由活動擺頭控制，流入計量槽，流量計量結束後，放回水箱，孔板流量計的孔徑為24.33mm，管道採用1 聚丙烯塑料管（內徑36.26mm），水溫由溫度計測量。圖4-13 流量計校核及流體阻力實驗流程圖1.離心泵 2.出口閥 3.孔板流量計 4.U形壓差計5.倒U形壓差計 6.計量槽 7.水箱 8.活動擺頭 圖中所畫倒U形壓差計8乃系流體阻力實驗所用，本實驗可不考慮，閥A、B、C、D與本實驗無關，均關閉。 本實驗設備使用時應注意以下事項： 1、水箱：實驗前應將水箱充滿水，以備循環使用，如水溫變化不大，可不必換水。 2、離心泵：①離心泵啟動前，一般要灌水排氣，本設備因為水泵位置比水箱液面低，水會自動流入泵內，故可省去這一操作。 ②離心泵必須在出口閥關閉情況下啟動，這樣可以防止因啟動電流太大燒毀馬達，也可以防止因啟動時水流沖擊過大將壓差計中的水銀沖跑 ③啟動前應檢查水泵是否轉動靈活，注意勿使人接觸電機或水泵，合閘時，動作要堅決，避免接觸不好。 ④啟動後應觀察水泵壓力表指針是否轉動，如仍在零點，應停車檢查，如果一切正常，可緩緩打開出口閥，不使水泵長時間在出口閥關閉下運轉。⑤停車時，應先關出口閥，然後拉開電閘。圖4-14 U型管示意圖 3、U形壓差計：構造如圖4-14所示，使用時要先充好水銀（約至管高一半處）及水，不得夾有氣泡，否則會影響壓力傳遞，導致誤差。故必須進行排氣操作，排氣的方法是，先開動水泵，打開U形管頂上的兩個小考克，待氣泡隨水流一齊流出，至水流均勻，無氣泡夾帶即可。 如果打開考克，無水排出，或還吸氣進去，表示測壓點負壓，可增大主管內的流速，即能出現正壓排水，壓差計讀數時要力求准確，一般在水流穩定後才讀數，如果液面波動，應讀取平均值，讀時應以水銀凸出面為准，讀取U形管中液面差值R後按下式計算： N\/m2 （4-16）（四）實驗方法 1、關閉出口閥，啟動離心泵。 2、排氣：將設備中各管路上的閥門、放氣咀，壓差計平衡閥等全部打開，然後將出口閥開到最大，以排出設備中的積存空氣，直至測壓連接管（玻璃管）內無氣泡時為止，然後，關閉出口閥，檢查空氣是否排盡，若此時關閉水銀……水U管壓差計的平衡夾，U管壓差計讀數零時，表示空氣已經排盡，否則，要重新排氣。 3、用出口閥調節流量進行實驗，由小流量到大流量或反之，記取8~10組數據，水的體積可根據計量槽中水量的增加和相應的時間確定的。 4、作完實驗後，將出口閥關閉，檢查壓差計讀數是否為零，若不為零應分析原因，並考慮是否要重做。（五）數據處理 1、在雙對數坐標紙上，用流量V對壓差計讀數R作圖，確定流量與壓差之間的關系。 2、根據實驗數據，計算孔流系數Co的對應點的Re數，以雙對數坐標紙上標繪Co~Re的關系。（六）討論 1、試分析孔流系數與哪些因素有關？ 2、把你所繪Co~Re圖與教材中相比較，是否一致？若不一致，找出原因