流体阻力实验装置的设计

『壹』 　流体阻力计算

前面已提到，由于流体有粘性，因此在流动时层与层之间会产生内摩擦力，流体与管壁之间还存在外摩擦力。为了克服这种内外摩擦力就会消耗流体的能量，即称为流体的压头损失（E_损或Σh_f）。在应用柏努利方程解决有关流体流动的问题时，必须事先标出这项压头损失，即阻力。所以阻力计算就成了流体力学中的一项重要任务之一。

流体阻力的大小，除与流体的粘性大小有关外，还与流体流动型态（即流动较缓和的还是较剧烈的）、流体所通过管道或设备的壁面情况（粗糙的还是光滑的）、通过的路程及截面的大小等因素有关。

下面先研究流动型态与阻力的关系，然后再研究阻力的具体计算。

一、流体的流动型态

（一）雷诺实验和雷诺数

为了弄清什么叫流体的流动型态，首先用雷诺实验装置进行观察。如图1-10所示。

图1-10雷诺实验装置

1-墨水瓶；2-墨水开关；3-温度计；4-水箱；5-阀门；6-水槽

在实验过程中，水箱4上面由进水管不断进水，并用溢流装置保持水面稳定。大玻璃管内的水流速度的大小由阀门5来调节，在大玻璃管进口中心处插入一根与墨水瓶1相连的细小玻璃管，以便将墨水通过墨水开关2注入水流中，以观察大玻璃管内水的流动情况。水温可通过温度计3测量。

在实验开始前，首先将水箱注满水，并保持溢流。实验开始时，略微开启阀门5，使水在大玻璃管内以很慢的速度向下流动，然后开启墨水开关2，随后逐渐打开阀门5以增大管内流速。在实验过程中可以看到，当管内的水流速度不大时，墨水在管内沿着轴线方向成一条直线而流动，像似一条拉紧的弦线，如图1-11a所示。这表示，此时由于大玻璃管内水的质点之间互不混杂，水流沿着管轴线作平行而有规则的流动，这种流动型态称为层流。

当管内流速增大时，墨水线不再保持成直线流动，线条开始波动而成波浪式流动，如图1-11b所示。若此时继续增大管内流速而达到某一定值时，这条墨线很快便与水流主体混合在一起，整个管内水流均染上了颜色，如图1-11c所示。这表明，水的质点不仅沿着玻璃管轴线方向流动，而且在截面上作径向无规则的脉动，引起质点之间互相剧烈地交换位置，互相碰撞，这种流动型态称湍流（又称紊流）。

图1-11流体流动型态示意图

a-层流；b-过渡流；c-湍流

根据不同的流体和不同的管径所获得的实验结果表明，影响流体流动型态的因素，除了流体的流速外，还和管子的内径d、流体密度ρ和流体的粘度η有关。通过进一步分析研究，这些因素对流动情况的影响，雷诺得出结论：上述四个因素所组成的复合数群

，是判别流体流动型态的准则，这个数群就称为雷诺数，用符号Re表示。

若将组成Re数的四个物理量的因次代入数群，则Re数的因次为

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即：Re数是一个无因次数群。组成此数群的各物理量，必须用一致的单位表示。因此，只要所用的单位一致，对任何单位制都可得到同一个数值。根据大量的实验得知，Re≤2000时，流动型态为层流；当Re≥4000时，流动型态为湍流；而在2000＜Re＜4000范围内时，流动型态不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。例如周围振动及管道入口处等都易出现湍流。这一范围称为过渡流。

例1-4有一根内径为300mm的输水管道，水的流速为2m/s，已知水温为18℃，试判别管内水的流动型态。

解：计算Re值进行判断

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已知：d＝300mm＝0.3m

v＝2m/s

水在18℃的密度ρ≈1000kg/m³，水的粘度η＝1.0559cP＝1.0559×10^-3Pa·s将以上各值代入Re的算式得

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此时Re＞4000，故水在管内的流动型态为湍流。

（二）流体在圆管中的速度分布

流体速度的分布是表示流体通过管道截面时，在截面上各点流体速度大小的状况，它可以更具体地反映层流和湍流两种不同流动型态的本质。

层流时，流体的质点是沿着与管道中心线平行的方向流动的。在管道截面上，从中心至管壁，流动是作层与层的相对流动，在管道壁面上流体的速度等于零；愈向管道中心，流体层的速度愈大，直到管道中心线上速度达到最大。如果测得管道截面直径上各点的流体速度，并将其进行标绘，可得一条抛物线的包络曲线，如图1-12所示。此时管道截面上流体的平均速度v为管道中心线上流体最大速度v_max的一半，即

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湍流时，流体中充满着各种大小的旋涡，流体质点除了沿管道轴线方向流动外，在管道截面上，流体质点的运动方向和速度大小随时在变化，但是，管内流体是在稳定情况下流动，对整个管道截面来说，流体的平均速度是不变的。

图1-12层流时流体在圆管中的速度分布

图1-13湍流时流体在圆管中的速度分布

若将截面上各点速度进行绘制，可得湍流时的速度分布包络曲线，如图1-13所示。此曲线近似于梯形平面的轮廓线，与图1-12所示的层流时速度分布曲线比较，在管道中心线四周区域内，湍流时速度的分布比较均匀。这是因为流体质点在截面上作横向脉动之故。如果流体湍流程度愈剧烈，即雷诺数Re愈大，则速度分布曲线顶部的区域愈广阔而平坦。

湍流时，管道截面上的流体的平均速度v为管道中心线上流体最大速度v_max的0.8倍左右，即：

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由图1-13所示的湍流时的速度分布曲线中可以看出，在靠近管壁的区域，流体的速度骤然下降，直到管壁上的速度等于零为止。在这个区域内，流体的速度梯度最大，速度分布曲线的形状与层流时很相似。虽然对整个管道截面来讲，流体流动型态属于湍流，但是，因受到管壁上速度等于零的流体层阻碍的影响，使得在管壁附近的流体流动受到约束，不像管中心附近部分的流体质点那样活跃。如果用墨水注入紧靠管壁附近的流体层中时，可以发现有直线流动的墨水细流。由此证明，即使在湍流时，在靠近管壁区域的流体仍作层流流动。这一作层流流动的流体薄层，称为层流底层或层流内层。在湍流主体与层流内层之间的过渡区域，称为过渡层，如图1-14所示。

层流内层的厚度与雷诺数Re大小有关，Re数愈大，则层流内层的厚度愈薄，但不会等于零。

层流内层的厚度虽然极薄，但由于在层流内层中，流体质点是作直线流动，质点间互不混合。所以要在流体中进行热量和质量的传递时，通过层流内层的阻力，将比在流体的湍流主体部分要大得多。因此，要提高传热或传质的速率，必须设法减少层流内层的厚度。

上面介绍的流体速度分布曲线是在管道的平直部分测得的，而且流体的流动情况必须在稳定和等温（即整个管道横截面上流体的温度是相同的）的条件下，因为流体的流动方向、温度和截面的变化，都会影响速度分布曲线的形状和比例。

图1-14湍流时管道中流体层的分布情况

CB-层流内层；BA-过渡层；AO-湍流主体

二、流体阻力的计算

流体在管路中流动时的阻力可分成直管阻力与局部阻力两类。直管阻力是由于流体的粘性和流体质点之间的互相碰撞以及流体与管壁之间所产生的摩擦阻力所致。局部阻力是指流体通过管路中的管件（如三通、弯头、接头、变径接头等）、阀件、管子的出入口等局部障碍而引起流速的大小或方向突然改变而产生的阻力。

管路中的流体阻力就为上述两类阻力之和。即：

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式中∑h_f——管路的总阻力，或者说流体克服管路阻力而损失的压头；

h_p——管路中的直管阻力，或者说流体克服直管阻力而损失的压头；

h_e——管路中的局部阻力，或者说流体克服局部阻力而损失的压头。

（一）直管阻力的计算

根据实验，直管阻力可用下式计算

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式中l——直管的长度（m）；

d——直管的内径（m）；

v——流体在管内的流速（m/s）；

g——重力加速度（m/s²）（g＝9.81m/s²）；

μ—摩擦系数。

摩擦系数μ的单位为1，它是雷诺数Re和管壁粗糙度的函数，其值由μ-Re的曲线图查出（见图1-15所示）。

图1-15是根据一系列实验数据整理绘制而成的曲线。应该注意的是，此图的坐标不是采用等分刻度的普通坐标，而是采用双对数坐标（即纵坐标和横坐标都是对数坐标）。

由图1-15可见，在湍流区域内，管壁的粗糙度对摩擦系数有显著影响，管壁粗糙度愈大，其影响亦愈大。图中的每一条曲线（除层流外）都注出其管壁相对粗糙度

不同的数值。各种管子的绝对粗糙度ε（即管壁凸出或凹入部分的平均高度或深度，其值可从表1-2查出）和管径d之比值

，称为相对粗糙度。

从图1-15可以看出：

（1）当Re＜2000时，属层流流动区域。此时不论光滑管或粗糙管，图中只有一条直线。这就说明摩擦系数μ与管壁粗糙度无关，仅与雷诺数Re有关。即：

图1-15摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系

表1-2工业管道的绝对粗糙度

μ＝f（Re）

经验方程为（对圆管而言）

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（2）当Re≥4000时，属湍流流动区域。当湍流程度不大时，即图中虚线以左下方的湍流区，μ不仅与Re有关，而且与管壁相对粗糙度

有关，即：

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这就是说，μ值要根据管子的粗糙度

和流体在管内的Re数才能在图中查出。

当湍流程度达到极度湍流时，即图中虚线的右上方湍流区，各条曲线都与横坐座标平行，这说明μ仅与

值有关，而与Re数大小无关。即：

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对于相对粗糙度

的管子来说，当Re＞10⁵（即达到极度湍流区）时，μ就为一定值，即

μ＝0.034

（3）当2000＜Re＜4000时，属过渡流区域。在此区域内，层流和湍流的μ-Re曲线都可以用，但做于阻力计算时，为安全起见，通常都是将湍流时的曲线延伸出去，用来查取这个区域的摩擦系数μ值。

从图1-15求出的摩擦系数μ，是等温下的数值。如果流动过程中液体温度有变化，实验结果指出，若液体在管中流动而被加热时，其摩擦系数减少；被冷却时，则增大。因此，当层流时，应按下法计算：

先用液体平均温度下的物理量η、ρ求出Re数，后把从图中查得的μ值除以1.1

以作校正。此处的η为液体在其平均温度下的粘度，η_w为液体在平均管壁温度下的粘度。

当湍流时，温度对摩擦系数μ的影响不大，通常可忽略不计。对温度变化情况下流动的气体，在湍流时，其摩擦系数几乎不受变温的影响；在层流时，则受到一定程度的影响。

（二）局部阻力的计算

局部阻力的计算，通常采用两种方法：一种是当量长度法；另一种是阻力系数法。

1.当量长度法

流体通过某一管件或阀门等时，因局部阻力而造成的压头损失，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米长度的直管的压头损失，这个直管长度称为当量长度，用符号l。表示。这样，可用直管阻力公式来计算局部阻力的压头损失，并且在管路阻力的计算时，可将管路中的直管段长度和管件及阀门等的当量长度合并在一起计算。即：

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式中，Σl_e为管路中各种局部阻力的当量长度之和。

其他符号的意义和单位同前。

各种管件、阀门及其他局部障碍的当量长度l。的数值由实验测定，通常以管径的倍数n（又称当量系数）来表示，如表1-3所示。例如闸阀在全开时的n值，查表1-3得7，若这闸阀是装在管径为100mm的管路中，则它的当量长度为：

表1-3局部阻力当量长度

l_e＝7d＝7×100mm＝700mm＝0.7m

2.阻力系数法

流体通过某一管件或阀门等的压头损失用流体在管路中的速度的倍数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。即：

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式中，ρ为比例系数，称为阻力系数，其值由实验测出（对一些常见的管件、阀门等的局部阻力系数可查表1-4得到）。

其他的符号意义和单位同前。

表1-4湍流时流体通过各种管件和阀门等的阻力系数

注：计算突然缩小或突然扩大时的损失压头时，其流体的速度取较小管内的流速来计算。

上面列出的当量长度和阻力系数的数值在各专业书中有时略有差异，这是由于这些管件、阀门加工情况和测量压力损失的装置等不同所致。

三、管路总阻力的计算

管路的总阻力为各段沿程阻力与各个局部阻力的总和，即流体流过该管路的损失压头，即h_损＝∑h_直＋Σh_局，如整个管路的直径d不变，则用当量长度法时

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用阻力系数法时

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当量长度法考虑了μ值的变化，而阻力系数法取μ为常数，因此，前一种方法比较符合实际情况，且便于把沿程阻力与局部阻力合并计算，所以常用于实际设计中。下面举例说明。

例1-5密度为1.1g/cm³的水溶液由一个贮槽流入另一个贮槽，管路由长20mφ114mm×4mm直钢管和一个全开的闸阀，以及2个90°标准弯头所组成。溶液在管内的流速为1m/s，粘度为0.001N·s/m²。求总损失压头h_损。

解：已知ρ＝1.1×1000＝1100（kg/m³）

v＝1m/s

d＝114mm-2×4mm＝106mm＝0.106m

η＝0.001N·s/m²＝10^-3N·s/m²

l＝20m

得

查μ-Re曲线得μ＝0.021

1.用阻力系数法计算局部阻力先计算∑ζ

由贮槽流入管口ζ＝0.5

2个90。标准弯头2ζ＝2×0.75＝1.5

一个（全开）闸阀ζ＝0.17

由管口流入贮槽ζ＝1

∑ζ＝0.5+1.5+0.17+1＝3.17

所以损失压头

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2.用当量长度法计算局部阻力

计算∑l_e，由当量长度表查出l_e/d

贮槽流入管口l_e/d＝20l_e＝20d

2个90°标准弯头l_e/d＝402l_e＝80d

一个闸阀（全开）l_e/d＝7l_e＝7d

管口流入贮槽l_e/d＝40l_e＝40d

Σl_e＝20d+80d+7d+40d＝147d

所以损失压头

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由管路阻力计算式可知，管路对流体阻力的影响是很大的。因为

，即v²＝

将v²值代入管路阻力计算式，得

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上式表明，在qv,s和管路总长度已定时，若忽略μ随d增大而减少的影响，管路阻力近似地与管径d的五次方成反比。例如管径d增一倍，则损失压头可减为原损失压头的1/32。所以适当增大管径，是减少损失压头的有效措施。

『贰』 如何控制流量使实验点在λ-re图上分布的比较均匀

流量计校核实验过程一、文丘里流量计（一）实验目的 1、找出文丘里流量计的流量和压差之间的关系曲线。 2、测定文丘里流量计的流量系数。（二）基本原理 根据柏努利原理，流量与文氏流量计前后的压差有如下关系： （4-14）式中： —体积流量m3\/s； —文氏管喉颈截面积，m2； Cv —文丘里流量计流量系数，无因次； R —U形压差计的读数，m； —压差计内指示液密度，kg\/m3。—流体密度。kg\/m3。但是，流量系数的数值，往往要受到文氏计的结构和加工精度，以及流体性质、温度、压力的影响。因此，在现场使用这类数量计之前往往需要对流量计进行校正，即测定不同流量下的压差计读数，直接绘成曲线，或求得CV与Re之间关系曲线（流量系数CV在喉径与管径之比一定时随Re数而变，其值由实验测得），以备使用时查校。（三）实验装置实验装置及流程如图4-12所示，文氏流量计装在φ34×3mm不锈钢管上，为了保证正常测量条件，流量计前、后必须有足够长的直管段，其长度应使流体流过管件产生的涡流全部消失（具体安装尺寸应查规定）。文氏计的压差用U形压差计测量，压差计上部装有放气夹和平衡夹，放气夹用以排出测压管中积存的空气，平衡夹用以平衡压差计两臂的压力，防止冲走水银，实验用水，由泵从水箱输入管路，由计量槽计量流量，然后放回水箱，循环使用，水温由温度计测量。图4-12 流量计实验装置流程图1、入口阀；2、文氏计；3、排水管；4、计量槽；5、液面计；6、排水阀；7、U形水银压差计；8、平衡夹；9、放气夹。（四）实验方法 1、熟悉实验装置及流程，观察压差计测压导管与文氏计测压接头的连接，打开平衡夹和放气夹。 2、打开管道进口阀，排除管道中的气体，逐渐关小出口阀，使管道处于正压，让水经测压导管由放气管流出，以排出测压系统中的空气，待空气排净后，先关闭U形压差计上部的放气夹，然后关闭平衡夹。 3、关闭出口阀门，检查压差计左右两臂读数是否相等，否则，表明测压系统中有空气积存，需要重新排气。 4、在进口阀全开的条件下，用出口阀调节流量进行实验，由小流量到大流量或反之，记取8~10组数据，水的体积流量可根据计量槽中水量的增长和相应时间确定。 5、做完实验后，将出口阀关闭，检查压差计读数是否为零，若不为零应分析原因，并考虑是否要重做。 6、最后，将进口阀门关闭。松开压差计上部平衡夹和放气夹。（五）数据处理 1、在双对数坐标纸上，用流量 对压差计数R作图，确定流量与压差之关系。 2、根据实验数据，计算流量系数Cv和对应点的Re数，在双对数坐标纸上标绘CV-Re数之间的关系。（六）讨论 1、试分析流量系数与哪些因素有关？ 2、在你所绘制的 ~R图中，所得直线斜率是多少？理论上斜率应是多少？ 二、孔板流量计（一）实验目的 1、找出孔板流量计的流量和压差计读数之间的关系曲线。 2、测定孔板测量计的孔流系数，并给出C0~Re的关系曲线。（二）基本原理 根据柏努利原理，流量与孔板流量计前后的压差有如下关系： （4-15）式中 —体积流量，m3\/s； —孔板流量计的孔流系数，无因次； —孔口面积，m2； R —U形压关计的读数，m; —压差计内指标液密度，kg\/m3； — 被测流体密度，kg\/m3； 孔流系数的数值，往往要受到流量计本身的结构和加式精度，以及流体性质、温度、压力等因素的影响，因此在现场使用这类流量计往往需对流量计进行校核，即测定不同流量下的压差计读数，直接绘成曲线，或求得Co与Re之间的关系曲线，以备使用时查校。（三）实验装置实验装置及流程如图4-13所示，水从水箱经离心泵，经出口阀（调节流量用），再经过孔板流量计，最后由活动摆头控制，流入计量槽，流量计量结束后，放回水箱，孔板流量计的孔径为24.33mm，管道采用1 聚丙烯塑料管（内径36.26mm），水温由温度计测量。图4-13 流量计校核及流体阻力实验流程图1.离心泵 2.出口阀 3.孔板流量计 4.U形压差计5.倒U形压差计 6.计量槽 7.水箱 8.活动摆头 图中所画倒U形压差计8乃系流体阻力实验所用，本实验可不考虑，阀A、B、C、D与本实验无关，均关闭。 本实验设备使用时应注意以下事项： 1、水箱：实验前应将水箱充满水，以备循环使用，如水温变化不大，可不必换水。 2、离心泵：①离心泵启动前，一般要灌水排气，本设备因为水泵位置比水箱液面低，水会自动流入泵内，故可省去这一操作。 ②离心泵必须在出口阀关闭情况下启动，这样可以防止因启动电流太大烧毁马达，也可以防止因启动时水流冲击过大将压差计中的水银冲跑 ③启动前应检查水泵是否转动灵活，注意勿使人接触电机或水泵，合闸时，动作要坚决，避免接触不好。 ④启动后应观察水泵压力表指针是否转动，如仍在零点，应停车检查，如果一切正常，可缓缓打开出口阀，不使水泵长时间在出口阀关闭下运转。⑤停车时，应先关出口阀，然后拉开电闸。图4-14 U型管示意图 3、U形压差计：构造如图4-14所示，使用时要先充好水银（约至管高一半处）及水，不得夹有气泡，否则会影响压力传递，导致误差。故必须进行排气操作，排气的方法是，先开动水泵，打开U形管顶上的两个小考克，待气泡随水流一齐流出，至水流均匀，无气泡夹带即可。 如果打开考克，无水排出，或还吸气进去，表示测压点负压，可增大主管内的流速，即能出现正压排水，压差计读数时要力求准确，一般在水流稳定后才读数，如果液面波动，应读取平均值，读时应以水银凸出面为准，读取U形管中液面差值R后按下式计算： N\/m2 （4-16）（四）实验方法 1、关闭出口阀，启动离心泵。 2、排气：将设备中各管路上的阀门、放气咀，压差计平衡阀等全部打开，然后将出口阀开到最大，以排出设备中的积存空气，直至测压连接管（玻璃管）内无气泡时为止，然后，关闭出口阀，检查空气是否排尽，若此时关闭水银……水U管压差计的平衡夹，U管压差计读数零时，表示空气已经排尽，否则，要重新排气。 3、用出口阀调节流量进行实验，由小流量到大流量或反之，记取8~10组数据，水的体积可根据计量槽中水量的增加和相应的时间确定的。 4、作完实验后，将出口阀关闭，检查压差计读数是否为零，若不为零应分析原因，并考虑是否要重做。（五）数据处理 1、在双对数坐标纸上，用流量V对压差计读数R作图，确定流量与压差之间的关系。 2、根据实验数据，计算孔流系数Co的对应点的Re数，以双对数坐标纸上标绘Co~Re的关系。（六）讨论 1、试分析孔流系数与哪些因素有关？ 2、把你所绘Co~Re图与教材中相比较，是否一致？若不一致，找出原因

『叁』 流体流动阻力的测定 1、实验布点服从什么规则 2、为什么本实验数据必须在对数坐标纸上进行标绘

实验点的分布应服从随机性原则。

因为实验数据的分布范围跨越了几个数量级，在对数坐标系下的曲线更能体现我们要研究的规律。

『肆』 流体流动阻力的测定中流速怎么计算

流
体流动阻力的测定实验；

实验内容；（1）测定流体在特定材质和d的直管中流动时的阻力；（2）测定流体通过阀门或90°肘管时
的局部阻力系；5.2实验目的；（1）了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌；（2）测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件的局部；（3）熟悉压差
计和流量计的使用方法；（4）认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用

1234

流体流动阻力的测定实验
093858 张亚辉
5.1 实验内容
（1）测定流体在特定材质和d的直管中流动时的阻力摩擦系数λ，并确定λ和Re之间的关系。
（2）测定流体通过阀门或90°肘管时的局部阻力系数。
ε
5.2 实验目的
（1）了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌握测定流体阻力的实验组织方法。
（2）测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件的局部阻力，确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。
（3）熟悉压差计和流量计的使用方法。
（4）认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用。
5.3 实验基本原理
流
体管路是由直管、管件（如三通、肘管、弯头）、阀门等部件组成。流体在管路中流动时，由于黏性剪应力和涡流的作用，不可避免地要消耗—定的机械能。流体在
直管中流动的机械能损失称为直管阻力；而流体通过阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力。在化工过程设计中，
流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。 （1）直管阻力
流体在水平的均匀管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失 表现为压力的降低，即

由于流体分子在流动过程中的运动机理十分复杂，影响阻力损失的因素众多，目前尚不能完全用理论方法来解决流体阻力的计算问题，必须通过实验研究掌握其规律。为了减少实验工作量，简化实验工作难度，并使实验结果具有普遍应用意义，可采用因次分析方法来规划实验。
将所有影响流体阻力的工程因素按以下三类变量列出 ① 流体性质 密度 ρ，黏度 μ；
② 管路几何尺寸 管径d，管长l，管壁粗糙度 ε； ③ 流动条件 流速u。
可将阻力损失hf与诸多变量之间的关系表示为

根据因次分析方法，可将上述变量之间的关系转变为无因次准数之间的关系

其中
ρ/μ=Re称为雷诺准数（Reynoldsnumber），是表征流体流动形态影响的无因次准数；l/d是表示相对长度的无因次几何准数；ε/d称为管壁相对粗糙度。 将式③改写为

式⑥即为通常计算直管阻力的公式，其中λ 称为直管阻力摩擦系数。 直管段两端的压差若用水银U 型压差计测定，则

其中R为U 型压差计两侧的液柱高度差。
由
式⑤可知，不管何种流体，直管摩擦系数λ 仅与Re和ε/d有关。因此，只要在实验室规模的小装置上，用水作实验物系，进行有限量的实验，确定λ
与Re和ε/d的关系，即可由式⑥计算任—流体在管路中的流动阻力损失。这也说明了因次分析理论指导下的实验方法具有“由小见大，由此及彼”的功效。
（2）局部阻力
局部阻力通常用当量长度法或局部阻力系数法来表示。
当量长度法：流体通过管件或阀门的局部阻力损失，若与流体
流过—定长度的相同管径的直管阻力相当，则称这—直管长度为管件或阀门的当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失。在
管路计算时，可将管路中的直管长度与管件阀门的当量长度合并在—起计算，如管路系统中直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为
ilei，则流体在管路中流动的总阻力损失为

局部阻力系数法：流体通过某—管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法，即

—般情况下，由于管件和阀门的材料及加工精度不完全相同，每—制造厂及每—批产品的阻力系数是不尽相同的。

『伍』 流体流动阻力测得实验)在对装置做排气工作时,是否一定要关闭流程尾部的出口阀为

当然要先出口阀，除了出口阀前面都是些工艺用阀或者保护类阀。只有出口阀是用于排气的，一般阀门容易冲坏阀内件。出口阀特殊设计的。额
我也在做这道题目
这
是别的地方搬来的
希望对你有用

『陆』 流体阻力实验为什么实验前将管路中空气排净

某些情况下
空气中的物质
如氧气要和实验中的物质反应，或者实验要求反应物生成物纯度较高
考虑到空气中有杂质等，那么这时就要排除装置中的空气

『柒』 流体流动阻力的测定

实验名称：流体流动阻力的测定

一、实验目的及任务：

1. 掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。

2. 测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管的局部阻力系数。

3. 验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数和相对粗糙度的函数。

4. 将所得光滑管的方程与Blasius方程相比较。

二、实验原理：

流体输送的管路由直管和阀门、弯头、流量计等部件组成。由于粘性和涡流作用，流体在输送过程中会有机械能损失。这些能量损失包括流体流经直管时的直管阻力和流经管道部件时的局部阻力，统称为流体流动阻力。

1. 根据机械能衡算方程，测量不可压缩流体直管或局部的阻力



如果管道无变径，没有外加能量，无论水平或倾斜放置，上式可简化为：



Δp为截面1到2之间直管段的虚拟压强差，即单位体积流体的总势能差，通过压差传感器直接测量得到。

2. 流体流动阻力与流体性质、流道的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为：



由量纲分析可以得到四个无量纲数群：

欧拉数，雷诺数，相对粗糙度和长径比

从而有



取，可得摩擦系数与阻力损失之间的关系：



从而得到实验中摩擦系数的计算式



当流体在管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用压差传感器测出两个截面的静压差，即可求出流体的流动阻力。根据伯努利方程摩擦系数与静压差的关系，可以求出摩擦系数。改变流速可测得不同Re下的λ，可以求出某一相对粗糙度下的λ-Re关系。

『捌』 4.流体阻力实验用什么方法测量离心泵的流量此法合理吗

1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？
答：在进行回测试系统的排答气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2.如何检验系统内的空气已被排除干净？
答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读
数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内
的空气没排干净。
3.在U形压差计上装设“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
关闭的？
答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能
够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下
的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4.U行压差计的零位应如何校正？
答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。