一、 目的及任務
掌握測定流體流動阻力實驗的一般實驗方法。
測定直管的摩擦阻力係數λ及突然擴大管和閥門的區域性阻力係數ξ。
驗證湍流區內摩擦係數λ為雷諾數re和相對粗糙度的函式。
將所得光滑管λ-re方程與blasius方程相比較。
二、 基本原理
1. 直管摩擦阻力
不可壓縮流體，在圓形直管中做穩定流動時，由於黏性和渦流的作用產生摩擦阻力；流體在流過突然擴大、彎頭等管件時，由於流體運動的速度和方向突然變化，產生區域性阻力。影響流體阻力的因素較多，在工程上通常採用量綱分析方法簡化實驗，得到在一定條件下具有普遍意義的結果，其方法如下：
流體流動阻力與流體的性質，流體流經處的幾何尺寸以及流動狀態相關，可表示為：
△p引入下列無量綱數群。
雷諾數相對粗糙度
管子長徑比
從而得到
令可得到摩擦阻力係數與壓頭損失之間的關係，這種關係可用實驗方法直接測定。
式中——直管阻力，j/kg；
——被測管長，m；
——被測管內徑，m；
——平均流速，m/s；
——摩擦阻力係數。
當流體在一管徑為的圓形管中流動時，選取兩個截面，用u形壓差計測出這兩個截面間的靜壓強差，即為流體流過兩截面間的流動阻力。根據伯努利方程找出靜壓強差和摩擦阻力係數的關係式，即可求出摩擦阻力係數。改變流速科測出不同re下的摩擦阻力係數，這樣就可得到某一相對粗糙度下的λ-re關係。
(1) 湍流區的摩擦阻力係數
在湍流區內。對於光滑管，大量實驗證明，當re在範圍內，與re的關係式遵循blasius關係式，即
對於粗糙管，與re的關係均以圖來表示。
(2) 層流的摩擦阻力係數
2. 區域性阻力
式中，ξ為區域性阻力係數，其與流體流過管件的集合形狀及流體的re有關，當re大到一定值後，ξ與re無關，為定值。
三、 裝置和流程
本實驗裝置如圖，管道水平安裝，實驗用水迴圈使用。其中no.1管為層流管，管徑φ(6×1.
5)mm,兩測壓管之間的距離1m；no.2管安裝有球閥和截止閥兩種管件，管徑為φ(27×3)mm；no.3管為φ(27×2.
75) mm不銹鋼管；no.4為φ(27×2.75) mm鍍鋅鋼管，直管阻力的兩測壓口間的距離為1.
5m；no.5為突然擴大管，管子由φ(22×3) mm擴大到φ(48×3) mm；a1、a2為層流管兩端的兩測壓口；b1、b2為球閥的兩測壓口；c1、c2表示截止閥的兩測壓口；d1、d2表示不銹鋼管的兩測壓口；e1、e2表示粗糙管的兩測壓口；f1、f2表示突然擴大管的兩測壓口。系統中孔板流量計以測流量。
四、 操作要點
1 啟動離心幫浦，開啟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 系統要排淨氣體使液體連續流動。裝置和測壓管線中的氣體都要排淨，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 讀取資料時，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組資料。測定突然擴大管、球閥和截止閥的區域性阻力時，各取3組資料。
本次實驗層流管不做測定。
4 測完一根管資料後，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，否則全部資料無效。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。
五、 資料處理
（1）、原始資料
水溫：24.3℃
密度：1000kg/m
粘度：μ=1.305
1）、不銹鋼管 d=21mm l=1.50m
2）、鍍鋅鋼管 d=21.5mm l=1.50m
3）、突然擴大 d1=15.5mm l1=140mm d2=42.0mm l2=280mm
4）、層流管 d=2.9mm l=1.00m
2、資料處理
1）不銹鋼管，鍍鋅管以及層流管的雷諾數和摩擦阻力係數用以下公式計算
雷諾數式中——直管阻力，j/kg；
——被測管長，m；
——被測管內徑，m；
——平均流速，m/s；
——摩擦阻力係數。
2）突然擴大管的雷諾數及摩擦阻力係數由以下公式計算
雷諾數摩擦阻力係數
3、資料處理結果如下表所示
直管阻力資料處理記錄表
資料處理示例：
1、 光滑管：t=20.0℃時水的密度，粘度
以光滑管第4組資料為例：
qv=3.11 m/h δp=4.63kpa d=21.0 mm l=1.50 m
2、 粗糙管：
以粗糙管第4組資料為例：
3、 突然擴大管：
以第1組資料為例：
31840.83
4、 層流管：
以第4組資料為例：
d=2.9mm l=1.00m
由上述資料可以得到以下圖形：
七、實驗結果分析：
由上面圖表中的資料資訊可以得出以下結論：
1、 當re>4000時，流動進入湍流區，摩擦阻力係數λ隨雷諾數re的增大而減小。至足夠大的re後，λ-re曲線趨於平緩；
2、 實驗測出的光滑管λ-re曲線和利用blasius關係式得出的λ-re曲線比較接近，說明當re在範圍內，λ與re的關係滿足blasius關係式，即；
3、 突然擴大管的區域性阻力係數隨流量的減小而增大；
4、 在re<2000範圍內，流體流動為層流，實驗所得層流管的摩擦阻力係數λ隨re的變化趨勢與公式特性曲線相差較遠，可能原因是在調節流量和時間控制中未把握好，人為造成了實驗誤差，並且流量過大，導致流體並非層流狀態。
八、 思考題
1.在測量前為什麼要將裝置中的空氣排淨？怎樣才能迅速地排淨？
答：排氣是為了保證流體的連續流動。先開啟出口閥排除管路中的氣體，然後關閉出口閥，開啟u形壓差計下端的排氣閥。
2.在不同裝置、不同溫度下測定的λ-re資料能否關聯在一條曲線上？
答：只要相對粗糙度相同，λ-re資料就能關聯到一條曲線上。
3.以水為工作流體所測得的摩擦阻力係數與雷諾數的關係是否適用於其他流體
答：不適用，粘度不同。
4.測出的直管摩擦阻力與裝置的放置狀態有關嗎？為什麼？
答：無關。
根據機械能守恆有
u形壓差計的
所以不變，故λ不會改變。
5.如果要增加雷諾數的範圍 ，可採取哪些措施？
答：雷諾數
故可增大管徑、增大流速等方法使雷諾數增大。
流體流動阻力測定實驗報告
姓名學號專業 指導老師裝置號日期 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 測定直管摩擦係數 與雷諾準數re的關係，驗證在一般湍流區內 與re的關係曲線。3 測定流體流經管件 閥門時的區域性阻力係數。4 學會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...
流體流動阻力測定實驗報告
實踐創新基礎 報告 姓名班級學號 指導教師 日期成績 南京工業大學化學工程與工藝專業 實驗名稱 流體流動阻力測定實驗 1 測定流體在圓直等徑管內流動時的摩擦係數 與雷諾數re的關係，將測得的 re曲線與由經驗公式描出的曲線比較 2 測定流體在不同流量流經全開閘閥時的區域性阻力係數 3 掌握流體流經直...
流體流動阻力測定實驗指導書
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 測定直管摩擦係數 與雷諾準數re的關係，驗證在一般湍流區內 與re的關係曲線。3 測定流體流經管件 閥門時的區域性阻力係數。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。流體通過由直管 管...