流體阻力實驗裝置簡圖並聯

① 流體力學並聯問題

1管和復2管的水頭損失還是相等制的。這是因為1管和2管有公共的起點和終點，1管起點的水頭與2管起點的水頭是一樣的，1管終點的水頭與2管終點的水頭也是一樣的，而管水頭損失就等於管起點的水頭與管終點的水頭的差，所以兩管的水頭損失相等。
1管上加個閥門，增加了一個局部水頭損失，似乎水頭損失要比2管大。但你還應該考慮到正是加了閥門，增加的閥門的阻力使1管流速變小，而管道的水頭損失的大小又與管道流速的平方成正比，所以1管的沿程水頭損失變小，而維持兩管的水頭損失相等。

② 流體阻力實驗報告

1. 流體流動阻力的測定
一、實驗目的
1．掌握測定流體流經直管、管件和閥門時阻力損失的一般實驗方法。
2．測定直管摩擦系數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x。
4．學會倒U形壓差計和渦輪流量計的使用方法。
5．識辨組成管路的各種管件、閥門，並了解其作用。
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，要損失一定的機械能。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。
1．直管阻力摩擦系數λ的測定
流體在水平等徑直管中穩定流動時，阻力損失為：
（1）
即， （2）
式中： λ —直管阻力摩擦系數，無因次；
d —直管內徑，m；
—流體流經l米直管的壓力降，Pa；
—單位質量流體流經l米直管的機械能損失，J/kg；
ρ —流體密度，kg/m3；
l —直管長度，m；
u —流體在管內流動的平均流速，m/s。
滯流(層流)時，
（3）
（4）
式中：Re —雷諾准數，無因次；
μ —流體粘度，kg/(m·s)。
湍流時λ是雷諾准數Re和相對粗糙度（ε/d）的函數，須由實驗確定。
由式（2）可知，欲測定λ，需確定l、d，測定、u、ρ、μ等參數。 l、d為裝置參數（裝置參數表格中給出）， ρ、μ通過測定流體溫度，再查有關手冊而得， u通過測定流體流量，再由管徑計算得到。
例如本裝置採用渦輪流量計測流量，V，m3/h。
(5)
可用U型管、倒置U型管、測壓直管等液柱壓差計測定，或採用差壓變送器和二次儀表顯示。
（1）當採用倒置U型管液柱壓差計時
(6)
式中：R－水柱高度，m。
（2）當採用U型管液柱壓差計時
(7)
式中：R－液柱高度，m；
－指示液密度，kg/m3。
根據實驗裝置結構參數l、d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量V、液柱壓差計的讀數R，通過式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re和λ，再將Re和λ標繪在雙對數坐標圖上。
2．局部阻力系數x 的測定
局部阻力損失通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力系數法。
(1) 當量長度法
流體流過某管件或閥門時造成的機械能損失看作與某一長度為的同直徑的管道所產生的機械能損失相當，此摺合的管道長度稱為當量長度，用符號表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合並在一起計算，則流體在管路中流動時的總機械能損失 為：
(8)
(2) 阻力系數法
流體通過某一管件或閥門時的機械能損失表示為流體在小管徑內流動時平均動能的某一倍數，局部阻力的這種計算方法，稱為阻力系數法。即：
(9)
故 (10)
式中：x —局部阻力系數，無因次；
－局部阻力壓強降，Pa；（本裝置中，所測得的壓降應扣除兩測壓口間直管段的壓降，直管段的壓降由直管阻力實驗結果求取。）
ρ —流體密度，kg/m3；
g —重力加速度，9.81m/s2；
u —流體在小截面管中的平均流速，m／s。
待測的管件和閥門由現場指定。本實驗採用阻力系數法表示管件或閥門的局部阻力損失。
根據連接管件或閥門兩端管徑中小管的直徑d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量V、液柱壓差計的讀數R，通過式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或閥門的局部阻力系數x。
三、實驗裝置與流程
1． 實驗裝置
實驗裝置如圖1所示：

1－水箱； 2－管道泵；3－渦輪流量計；4－進口閥；5－均壓閥；6－閘閥；
7－引壓閥；8－壓力變送器；9－出口閥；10－排水閥；11－電氣控制箱
圖1 實驗裝置流程示意圖

2.實驗流程
實驗對象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質的水管，各種閥門、管件，渦輪流量計和倒U型壓差計等所組成的。管路部分有三段並聯的長直管，分別為用於測定局部阻力系數，光滑管直管阻力系數和粗糙管直管阻力系數。測定局部阻力部分使用不銹鋼管，其上裝有待測管件(閘閥)；光滑管直管阻力的測定同樣使用內壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測定對象為管道內壁較粗糙的鍍鋅管。
水的流量使用渦輪流量計測量，管路和管件的阻力採用差壓變送器將差壓信號傳遞給無紙記錄儀。

3．裝置參數
裝置參數如表1所示。 由於管材的材質會有不同，因而管內徑也會有差別，我們會給出相應的數據，以供實驗分析用，表1的數據只是參考。

表1

裝置1

名稱

材質

管內徑（mm）

測量段長度（cm）

管路號

管內徑

局部阻力

閘閥

1A

20.0

95

光滑管

不銹鋼管

1B

20.0

100

粗糙管

鍍鋅鐵管

1C

21.0

100

四、實驗步驟
1．開啟電源、儀表開關。檢查水箱是否裝滿水（水位以4/5滿水位以下為宜）。
2．泵啟動：水泵先開啟到全速，水泵穩定後在出口閥開度最大情況下保持全流量流動5min。然後將水泵開啟到自動。
3. 實驗管路選擇：選擇實驗管路，把對應的進口閥打開。
4．排氣：出口閥關小，手動排氣，先開啟壓力變送器旁邊的兩個引壓閥，然後排放選擇好的實驗管路的引壓閥，排完氣後關閉差壓變送器旁邊的兩個引壓閥。
5．流量調節 開啟管路出口閥，調節流量，讓流量從1到4m3/h范圍內變化，建議每次實驗變化0.4m3/h左右。每次改變流量，待流動達到穩定後1-2分鍾記下對應的壓差值；自控狀態，流量控制界面設定流量值或設定變頻器輸出值，待流量穩定記錄相關數據即可，取8-10組數據。
6．計算：裝置確定時，根據和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。
7、關閉相應管路的進口閥，換下一管路，打開相應閥門，重復步驟4、5。
8．實驗結束：關閉出口閥，關閉水泵和儀表電源，清理裝置。
五、實驗數據處理
根據上述實驗測得的數據填寫到下表：
實驗日期： 實驗人員： 學號： 溫度： 裝置號：
直管基本參數： 光滑管徑 粗糙管徑 局部阻力管徑

序號

流量（m3/h）

光滑管壓差（KPa）

粗糙管壓差（KPa）

局部阻力壓差（KPa）

六、實驗報告
1．根據粗糙管實驗結果，在雙對數坐標紙上標繪出λ～Re曲線，對照化工原理教材上有關曲線圖，即可估算出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。
2．對實驗結果進行分析討論。
七、思考題
1．在對裝置做排氣工作時，是否一定要關閉流程尾部的出口閥?為什麼?
2．如何檢測管路中的空氣已經被排除干凈?
3．如果測壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對靜壓的測量有何影響?

③ 流體力學:畫出兩台水泵串聯和並聯工作的系統簡圖,並簡述其工作特點

串聯：揚程抄為兩台水泵揚程之和，流量相同，主要起增壓作用。

並聯：揚程相同，流量為兩台流量之和，並聯後的水泵性能曲線為同揚程下單泵流量相加，工況點即是並聯水泵性能曲線與管路性能曲線的交點。並聯總流量比兩台泵單獨運行時流量之和要小。

(3)流體阻力實驗裝置簡圖並聯擴展閱讀：

在實驗室內，流動現象可以在短得多的時間內和小得多的空間中多次重復出現，可以對多種參量進行隔離並系統地改變實驗參量。在實驗室內，人們也可以造成自然界很少遇到的特殊情況（如高溫、高壓），可以使原來無法看到的現象顯示出來。

現場觀測常常是對已有事物、已有工程的觀測，而實驗室模擬卻可以對還沒有出現的事物、沒有發生的現象（如待設計的工程、機械等）進行觀察，使之得到改進。

④ （流體流動阻力測得實驗）在對裝置做排氣工作時,是否一定要關閉流程尾部的出口閥為什麼

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

⑤ 管道流體阻力實驗，當Re=4000到6000時，Re與管道阻力之間的雙對數圖是直線還是曲線

富通銀行

⑥ 在流體阻力試驗中，怎樣在雙對數坐標紙上畫摩擦系數與雷諾數的曲線

雙對數坐標就是x和y軸都是對數式，即logRE和logf，主要是使圖更加緊湊（RE范圍比較大），也使得曲線近似線性；可以用matlab畫啊，如果手畫的話也得事先把對數值算出來，再打點

⑦ 化工原理流體阻力實驗

層流區 λ與Re為直線關系，與相對粗糙度無關
阻力平方區 λ取決於相對粗糙度有關，與Re無關

⑧ 流體阻力實驗思考題及解答

1、在測量前為什麼要將設備中的空氣排盡？怎樣才能迅速地排盡？
2、在不同版設備上（包括不同管權徑），不同溫度下測定的λ~Re 數據是否能關聯在一條曲線上？
3、以水做介質所測得的λ~Re關系能否適用於它種流體？
4、測出的直管摩擦阻力與設備的放置狀態有關嗎？為什麼？

1. 因為空氣可壓縮性遠大於水的，可引起壓力測量的波動
4. 管路的水平狀態對結果有一定影響吧：水平度影響壓差測量的准確度

1、且不談空氣怎麼影響，因為我們研究的是單相流就得排干凈空氣。
2、如果在一條線上就不用這么麻煩的關聯並且想方設法的找關聯式了，但如果趨勢都不一致，這個方法就有問題了。
3、書上講了的。
4、（緊接樓上）除了這個，幾乎沒什麼影響，也不應該有什麼影響。

1、排凈空氣是為了排出空氣對壓力的影響
2、不同摩擦系數下關聯式是不一樣的。不建議關聯到一起
3、不行，粘度是不一樣的。
4、無關，只取決於管路本身特性。

⑨ 流體流動阻力實驗，以水為介質測得的莫迪圖是否能用於其它流體

可以用於牛頓流體的類比，牛頓流體的本構關系一致。應該是類似平行的曲線，但雷諾數本身並不是十分准確，建議取中間段曲線，不要用兩邊端數據。雷諾數本身只與速度，粘度和管徑一次相關，不同流體的粘度可以查表。