化工原理 (2)

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1、实验一流体流动阻力的测定一、实验目的（1）了解流体流动阻力的测定方法。（2）测定流体流过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数与雷诺数Re的关系。二、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，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体经过直管的直管阻力,及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变的引起的局部阻力。本实验测定流体流过直管时的摩擦阻力。流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低：影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采

2、用因次分析法，将各变量综合成准数关系式。影响阻力损失的诸因素有：（1）流体性质：密度ρ，粘度μ；（2）管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度ε；（3）流动条件：流速μ。可表示为：组合成如下的无因次式：引入则上式变为：。式中，λ称为直管摩擦系数，层流时，λ=64/Re；湍流时λ与Re；湍流时λ与Re及管壁相对粗糙度有关，需由实验求得。根据伯努利方程可知，流体通过直管的直管阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计的读数R算出：Δp=R（ρ指-ρ空）g其中：ρ指——压差计中指示剂密度，kg/m3。本实验中用水作指示液，另一流体为空气，由于ρ空<<ρ水,所以ρ空可

3、忽略。R——倒U型压差计管中水位差，m。g——重力加速度，g=9.81m/s2.三、实验装置与流程1.实验装置和设备的主要技术数据实验装置如图1-1所示，主要部分由水池、离心泵，转子流量计、阀门、直管阻力测试管、测压系统组合而成。本实验的目的是测定直管阻力系数λ与雷诺数Re的关系。（1）．测压系统采用两种不同的仪器：①倒U型管：如图1.2。②压差传感器：型号：LXWY测量范围：200Kpa。（2）．玻璃转子流量计：型号测量范围精度LZB-25100-1000（L/h）1.5LZB-1010-100（L/h）2.5（3）．被测直管段：管径第一套d=0.008

4、0m管长L=1.600m材料：不锈钢（4）．数显表：型号：PD139测量范围：0-200Kpa（5）.离心泵：型号：WB70/055流量：20-200（L/h）扬程：19-13.5m电机功率：550W电流：1.35A电压：380V2.实验设备流程：用水泵7把储水槽16中的水抽出，送入实验系统，经玻璃转子流量计1测量流量，然后送入被测的直管段3，测量流体流动的阻力，水经回流管，返回储水槽16。被测的直管段3内流体流动阻力ΔP，可根据其数值大小分别采用变送器4或空气-水倒置U型管压差计来测量。四、实验步骤1.熟悉实验装置，尤其是各阀门的作用以及测压系统。2.往

5、储水槽内加蒸馏水，直到水满为止。3.大流量状态下的压差测量系统，应先通电预热10～15分钟上，观察数字仪表的初始值并记录后可启动泵做实验。4.打开测压管的放空阀，赶走测压系统内的空气。倒U型管压差计的结构如图1-2，B1,B2管连接测压点，A为排气管。使用时，当流量为0时，打开阀门B1、B2，如果倒U形管内两液柱的高度差不为0，则说明系统内有气泡存在，必须先排气。排气时，先打开C1,C2，A三根管的考克，将流量调至较大，排净测压管路中的空气，再关上C1,C2管，待U型管中水柱升至0刻度时，再关上A。5.测数据顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测15～2

6、0组数，建议当流量读数小于300L/h时，只用空气——水倒置U型管测压差。6.待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。五、注意事项1.利用压力传感器测定大流量下ΔP时，应切断空气——水倒置U型管B1、B2阀门，否则影响测量数值。2.在实验过程中每调节一个流量，应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。3.如果较长时间内不做实验，放掉系统内和储水槽内的水。4.两根并连管道，共用同一流量计，所以实验中只能逐根测定。注意，当进行管道切换时，一定要先打开待测管道的阀门，再关闭当前测量管道的阀门，否则会造成事故。六、实验报告（1）设计实验表格，根据实验数据进行

7、计算。（2）根据实验结果，在双对数坐标纸上描绘λ=f(Re)曲线，与化工原理教材上λ-Re曲线对照。（3）对实验结果进行讨论。七、思考题（1）为什么实验数据测定前首先要排掉设备和测压管中的空气？怎样排气？（2）用什么办法检查系统中的气是否排净？（3）以水为工作流体所测得的λ-Re曲线能否应用于空气，如何应用？（4）不同管径，不同水温下测定的λ-Re数据能否关联在同一条曲线上？（5）如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不正，对静压的测量有何影响？实验二离心泵特性曲线测定一、实验目的（1）了解离心泵的构造与操作；（2）测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；二、基本原

8、理离心泵是应用最广的一种液体输送设备。它的主要特性参数包括流量qv