食工原理实验管路阻力的测定汇总

管路阻力的测定学院:xxxx专业:食品XXXXXX学号:XXXXXXX姓名:XXXXX指导老师：XXXXXX2013年XX月XX日管路阻力的测定一实验目的学习管路阻力损失hf,管路摩擦系数入及管件、阀门的局部阻力系数Z的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论的认识；测定直管摩擦系数入与雷诺数Re的关系，验证在一般湍流区内入与Re的关系曲线。测定管件、阀门的局部阻力系数Z。学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。识辨组成管路的各种管件、阀门，了解其作用。二实验原理流体通过由直管、管件和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。直管阻力摩擦系数入的测定hf2口-P2_lU—AhPd2流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为:(3-1)即2dhf2dApflu2nu2(3-2)式中：入—只管阻力摩擦系数，无因次；d—直管内径，m△Ff――流体流经I米直管的压力降，Pa;I――直管长度，mHf单位质量流体流经I米直管的机械能损失，J/kg;流体在管内流动的平均流速，m/s;P――流体密度，kg/m3.层流时，，64ReduPRe-A(3-3)(3-4)u、p、□等参数。L、d为装置参数,卩通过测定流体温度，再查有关式中：Re雷诺准数，无因次；卩――流体粘度，kg/（m.s）.湍流时入是雷诺准数Re和相对粗糙度（£/d）的 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 ，须由实验确定。由式（3-2）可知，欲测定入，需确定L、d,测定△P、 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。例如本装置采用涡轮流量计测流量v（m/h）。900二d2(3-5)△Pf可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。（1）当采用倒置U型管液柱压差计时,巾f」gR(3-6)式中：R——水柱高度，m（2）当采用U型管液柱压差计时，初珂订-「）gR（3-7）式中：R――液柱高度，mp0――指示液密度，kg/m3。根据实验装置结构参数L、d,指示液密度p°,流体温度t。，及实验室时测定的流量V液柱压差计的读数R,通过式（3-5）、（3-6）或（3-7）、（3-4）和（3-2）求取R和入，再将R和入标绘在双对数坐标图上。局部阻力系数E的测定。局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。阻力系数法：流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数,局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即:h'f?g(3-8)JP'f(3-9)式中:E――局部阻力系数，无因次;△Pf――局部阻力压强降，Pa;p流体密度，kg/m3；g重力加速度，9.81m/s2;根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d,指示液密度p0,流体温度t°,及实验室时测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式（3-5）、（3-6）或（3-7）、（3-9）求取管件或阀门的局部阻力系数E。三、实验装置与流程1.实验装置实验装置LB201D如图3-1所示1-离心泵；2-进口压力变送器；3-铂热电阻（测量水温）；4-出口压力变送器；5-电器仪表控制箱；6-均压环；7-粗糙管；8-光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9-局部阻力管；10-管路选择球阀；11-涡轮流量计；12-局部阻力管上的闸阀；13-电动调节阀；14-差压变送器；15-水箱图3-1管路阻力实验装置流程示意图实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测点局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管管件（闸阀）；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。2.装置参数装置参数如表3-1所示。由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同，所以表3-1中的管内径只能作为参考。表3-1管路阻力实验装置参数表装置1名称材质管内径（mm测量长度（cm管路号管内径局部阻力闸阀1A20.095光滑管不锈钢管1B20.0100粗糙管镀锌铁管1C21.0100四实验步骤1泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。2实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流动5-10min3流量调节：通过离心泵变频器调节管路流量，让流量从1到4nS/H范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。每次改变流量，待流动到达稳定后，记下对应的压差值，自控状态，流量控制界面设定流量值或设定电动调节阀开度，待流量稳定记录相关数据即可。4计算：装置确定时，根据?p和u的实验测定值，可计算入和，在等温条件下，雷诺数Re二dup/卩二Au,其中A为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列入~Re曲线。5实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。五、实验数据管路类型实验次数流量m3/h流速m/s压降△PKPa温度hf(J/kg)入雷诺数Re光滑管11.00.880.1330.30.12920.00660.22X10521.51.330.3730.30.36980.008450.33X10327.7T—96・o3・o35452T—227.0T—3・o35535625.5T—2o35653oT—30624o35743724o358.548934o3595424T—.046o35^1^1o80^1992^152.5o.25o2992532o£T—49399253535粗糙管452oo27359927835553T—42767.9925653T—8255o^1992574T—2363399258.54o639.94T—T—o3595o.049.94T—4o35路管度温验降压次量流«•sp△«数h3/msmmapKc\17kg3hfeR数诺雷管^1阻力^1990o302o37o521.51.330.6130.10.2410.2730.33X105321.771.0730.20.3820.24450.44X1042.52.211.6430.00.5710.2340.55X105532.672.3330.20.7840.2200.66X10563.53.103.1230.21.0570.21050.77X10743.544.0830.21.3540.2160.88X10584.53.985.1430.41.8060.2280.99X105954.426.2230.52.2170.2271.10X105实验结果示例：1、以光滑管管路阻力实验第一组实验数据为例流体温度t=30.3°C30.0C,经查表，30C下水的特性有:3?=995.7kg/m.V-U=2~900二d■5J=80.12X10Pa-s2dhf2dpflu2-沉厂...hf」_prlu2hPd2Re二du：?2、以局部阻力管管路阻力实验第一组实验数据为例流体温度t=30.2C30.0C经查表，30C下水的特性有：35995.7kg/mJ=80.12X10-Pa-s900dh'fp'f22p'f^g?Re=六、结果及分析1、根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出•〜Re曲线，〜Re曲线平缓时可以得出其入'0.056错误！未找到引用源。，由食品工程原理教材上有关曲线图，该值查出与之相对粗糙度的关系，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。最后得到该粗糙管的相对粗糙度错误！未找到引用源。约为0.028，因此可以得到其绝对粗糙度错误！未找到引用源。为0.56mm为旧钢管。0.3164Jl—2、通过Blasius公式'计算流体光滑管的摩擦系数，从而计算其误差。实验次数入Re布拉修斯方程计算结果误差10.0066220000.025974.517%20.0084330000.023564.255%30.0088440000.021859.633%40.0087550000.020757.971%50.0088660000.019755.330%60.0086770000.019054.737%70.0087880000.018452.717%80.0084990000.017852.809%90.00821100000.017452.874%3、根据局部阻力实验结果，在双对数坐标纸上标绘实测的•〜Re曲线。求出闸阀一定开度时的平均值根据计算可以得出•的平均值为0.2524、对实验现象和实验结果进行分析讨论。由•〜Re曲线可以看出，当Re增大时，•刚开始减少得比较快，当增大到一定的值时，趋于平缓，尔后，进入了粗糙紊流区，Re不是决定’的因素，而是由相对粗糙度决定■达到阻力平方区的Re值越低。由〜Re曲线可以得出随着流量的增大，从而引起Re的增大，而错误！未找到引用源。随着Re的增大先是有一定的减少再趋向稳定。总体而言，随着流速的增大，管道内的阻力在不断减小，最后达到一个相对稳定的值。七、思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 在对装置做排气时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？答：不能关闭，因为出口阀是排气通道，如若关闭讲无法进行排气，即液体无法进入管路中把管道中的空气全部排出，就会产生气缚现象，以致无法输送液体。2、如何 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 管路中的空气已经被排除干净？答：打开其中一管路，接着开动水泵，管路中气体会从水箱中的排气管排出，灌水，当再无气泡从排气管中冒出，则管路中空气被排空。3、以水做介质所测得的入〜Re关系能否适用于其他流体？如何应用？答：可以使用，但需要对Re校正才能使用。4、在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的入〜Re数据能否关联在同一条曲线上？答：一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。另外，不要奢望可以做出一个多项式之类的好的曲线，这是不可以的。一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量是不可以的。如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？答：因为实验结果的测定是通过测定压力差所得的，压力差的大小只取决于两液面的高度差以及液体的密度，与其他因素无关，静压一定，高度差就一定，故对测量无影响。将实验曲线与教材上相应曲线比较。分析其误差及误差产生的原答：实验所取变量过少，流量也只有1-5m3/h等9组数值，而教材上的曲线是经过很多组数值才绘制出来的，因此准确性高。具体来说，实验所得入—Re曲线，与书本上的曲线相似，在Re较小时，曲线较陡；在Re较大时，曲线接近一条水平直线。在实验的过程中可能由于流速较大造成测压仪器和测速装置没有调整好，造成电子显示屏有误差。对于Z—Re曲线，在Re较小时曲线有变化，但变化不大，而在Re渐渐变大时，曲线基本趋向平稳，可能是由于流速变小时对弯管的冲击变小，使得U型管的压力差变化不大，引起读数误差有所偏大。