說明書天津大學化工學院
化工基礎實驗中心
2023年6月
目錄一. 實驗裝置的特點
二. 裝置主要技術資料
三. 實驗裝置應注意的事項
四. 實驗方法及步驟
五. 使用實驗裝置應注意的事項
六. 附錄
1.實驗資料的計算過程及結果
2.實驗資料表
七. 附圖
一. 實驗裝置的特點:
1.本實驗裝置資料穩定,重現性好,能給實驗者較明確的流體流動阻力概念。
2.雷諾準數的資料範圍寬,可作出102～104三個數量級。能夠測量出光滑管、粗糙管的阻力係數與雷諾準數的關係，同時也可以測量閥門區域性阻力。
3.實驗採用迴圈水系統,節約實驗費用。
4.測量系統採用量程不同的兩種流量計和壓差測量儀表,測量精度較高。
5.採用壓力感測器—數字表系統,測量大流量下的流體流動阻力, 實驗資料穩定可靠。
二.裝置的主要技術資料:
1. 被測光滑直管段:第1套管徑 d—0.071 (m) 管長 l—1.6(m) 材料: 不銹鋼管
被測粗糙直管段:第1套管徑 d—0.010 (m) 管長 l—1.6(m) 材料: 不銹鋼管
2.被測區域性阻力直管段: 管徑 d—0.015 (m) 管長 l—1.2(m) 材料: 不銹鋼管
3.壓力感測器:
型號:lxwy測量範圍: 200 kpa
4.直流數字電壓表
型號: pz139 測量範圍: 0 ～ 200 kpa
5.離心幫浦:
型號: wb70/055 流量: 8(m3／h) 揚程: 12(m)
電機功率: 550(w)
6.玻璃轉子流量計:
型號測量範圍精度
lzb—40 100～1000(l／h) 1.5
lzb—10 10～100(l／h) 2.5
三.實驗裝置的基本情況:
1.實驗裝置流程圖:
水幫浦8將儲水槽9中的水抽出,送入實驗系統,首先經玻璃轉子流量計2測量流量,然後送入被測直管段5或6測量流體流動的光滑管或粗糙管的阻力,或經7測量區域性阻力後回到儲水槽, 水迴圈使用。被測直管段流體流動阻力△p可根據其數值大小分別採用變送器18或空氣—水倒置∪型管10來測量。
實驗系統流程示意圖見圖一所示
2.壓力感測器與直流數字電壓表連線方法見圖二
四. 實驗方法及步驟:
1.向儲水槽內注水,直到水滿為止。(有條件最好用蒸餾水,以保持流體清潔)
2.直流數字表的使用方法請詳細閱讀使用說明書
3.大流量狀態下的壓差測量系統,應先接電予熱10～15分鐘,調好數字表的零點(或記錄儀表零點),方可啟動幫浦做實驗。
4.檢查導壓系統內有無氣泡存在.
當流量為零時,若空氣—水倒置∪型管內兩液柱的高度差不為零,則說明系統內有氣泡存在,需趕淨氣泡方可測取資料。
趕氣泡的方法: 將流量調至最大,把所有的閥門全部開啟，排出導壓管內的氣泡,直至排淨為止。
5.測取資料的順序可從大流量至小流量,反之也可,一般測15～20組數,建議當流量讀數小於300l／h時,只用空氣—水倒置∪型管測壓差△p。
6.區域性阻力測定時關閉閥門3和4，全開或半開閥門7，用倒置u型管關測量遠端、近端壓差並能測出區域性阻力係數。
7.待資料測量完畢,關閉流量調節閥,切斷電源。
五. 使用實驗裝置應注意的事項:
1.直流數字表請仔細閱讀說明書後,方可使用。
2.利用壓力感測器測大流量下△p時,應切斷空氣—水倒置∪型管閉閥門13、13』否則影響測量數值。
3.若較長時間內不做實驗,放掉系統內及儲水槽內的水。
4.在實驗過程中每調節乙個流量之後應待流量和直管壓降的資料穩定以後方可記錄資料。
5.較長時間未做實驗,啟動離心幫浦之前應先盤軸轉動否則易燒壞電機。
六. 附錄 :
1. 實驗資料的計算及結果:
（1）λ─re的計算
在被測直管段的兩取壓口之間列柏努利方程式,可得:
pf＝△p1 )
pf l u2
hf2 )
d 2
2d △pf
3 )lρ u2
dure4 )
符號意義:
d─管徑 (m) l─管長 (m) u─流體流速 (m／s)
pf─直管阻力引起的壓降 (n／m2
流體密度 (kg／m3流體粘度 (
摩擦阻力係數re─雷諾準數
測得一系列流量下的△pf之後,根據實驗資料和式(1),(3)計算出不同流速下的λ值。用式(4)計算出re值,從而整理出λ─re之間的關係, 在雙對數座標紙上繪出λ─re曲線。
（2）.區域性阻力的計算：
hf局=δp局/ρ=（2δp近-δp遠）/ρ=ξ×（u2/2）
2．計算舉例: (以第1套光滑管第20組為例)
水溫t=27℃、粘度μ＝0.8619×10-3 (密度ρ＝996.45(kg／m3
a. 小流量: q＝20(l／h) △p ＝13(ｍｍh2o)
1000
u＝────────
3600×(π／4)×d2
20／1000
0.140( m／s )
3600×0.785×(0.0071)2
pf＝12(ｍｍh2o)= ρgr=1000×9.81×0.013=127.42( pa )
2d △pf
lρ u2
2×0.0077×111.612
0.0583
1.6×996.45×(0.140)2
duρ 0.0071×0.140×996.45
re1250
0.8619×10-3
大流量(以第一套第1組為例):
q＝1000 ( l／h ) △pf＝105.2 (kpa )
1000／1000
u7.02(m／s)
3600×0.785×(0.0071)2
2×0.0071×105200
0.0193
1.6×996.45×(7.02)2
0.0071×996.45×7.02
re6.25×104
0.8619×10-5
3組區域性阻力測定：液體流量q=800（l/h）δp近=2.2（kpa）δp遠=2.7（kpa）
1000
u＝────────
3600×(π／4)×d2
800／1000
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