管件局部阻力系数测定

管件局部阻力系数测定
管件局部阻力系数测定

实验七 管件局部阻力系数测定

(一)实验目的与要求:

掌握管道弯管处管件局部阻力系数测定。

(二)实验原理:

当流体通过弯头,阀门,收缩,扩大管件时,由于速度分布的改组,旋涡等原因产生的流体流动过程中的能量损失,称为局部能量损失,管流中单位重量流体的局部能量损失用下式表示:

g

V h f 22

ξ= (9—1) 式中:ξ—局部阻力系数。

局部阻力系数只是局部形状,几何尺寸及管道雷诺数的函数。

(三)实验装置:

如图9—1所示,水流由高位水箱1流经涡轮流量计2,然后进入角度为ο

90的直弯管11,再经出水调节阀门流入地下水池,流量大小由出水调节阀门控制,涡轮流量计测得流量大小,弯管Ⅰ,Ⅱ两端的局部损失f h 则由差压变送器测得。

1—高位水箱 2—涡轮流量计 3—显示仪表 4—差压变送器 5,6—排气阀 7—出水调节阀 8—水泵 9—地下水池塘 10—地沟 11—实验管段 图9—1 局部阻力实验装置

(四) 实验方法与步骤:

1.开启5,6两排气阀,排除测压管内的空气,使显示仪表的读数为零。

2.将阀门7开至最大,使管中尽可能通过最大流量,等到水流平稳后记录差压仪表读数1U 及涡轮流量 计读数f ,由1U 值可求出压差)(501a KP U P =?,f 值可以求出流量)/(S L f

Q ξ

=

,ξ称为仪表常数。

3.逐次关小出水阀门7,当管内通过不同流量时,分别记录差压计读数1U 和流量计读数f ,共进行十次。

4.测量水温,并通过查表计算求得液体粘度。

(五)实验注意事项:

1.每次调整流量的幅度应使十次的实验点能较均匀地分布。

2.每次调节阀门改变流量后,为使水流稳定,须待2-3分钟再读数据。

(六)实验数据记录:

实验段直径=d CM 水温=T C ο

(七)实验结果处理:

1. 据测量数据计算Q 、ν、和e R ,并把计算结果列成表。

2. 求得的ξ和e R ,绘制纵坐标为ξ,横坐标为e R 的)(e R f =ξ曲线。

(八)思考题:

1. 比较局部阻力系数的实测值与理论值,计算相对误差。

2. 分析误差产生的原因。

实验三 管路局部阻力系数测定实验

实验三 管路局部阻力系数测定实验 一、实验目的要求: 1.掌握三点法,四点法测量局部阻力系数的技能。 2.通过对圆管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验与分析,熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径。 3.加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验成果及要求 1.记录计算有关常数。 实验装置台号No d 1=D 1= 1.4 cm , d 2=d 3= d 4= D 2=1.9 cm , d 5=d 6=D 3= 1.4 cm , l 1—2=12cm , l 2—3=24cm , l 3—4=12cm , l 4—B =6cm , l B —5=6cm , l 5—6=6cm , 2 2 1) 1(A A e - ='ξ= 0.21 ,) 3 1(5.05A A s - ='ξ= 0.23 。 2.整理记录、计算表。 表1 记录表

表2 计算表 3.将实测ζ值与理论值(突扩)或公认值(突缩)比较。 三、实验分析与讨论 1.结合实验成果,分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系: 1)不同R e 的突扩ξe 是否相同? 2)在管径比变化相同的条件下,其突扩ξe 是否一定大于突缩ξs ? 答:由式 g v h j 22 ζ = 及 ()21d d f =ζ 表明影响局部阻力损失的因素是v 和21d d 。由于有 突扩:2 211???? ? ?-=A A e ζ

突缩:???? ? ?-=2115.0A A s ζ 则有 () () 2 12 212115.0115.0A A A A A A K e s -= - -= = ζζ 当 5.021?A A 或 707.021?d d 时,突然扩大的水头损失比相应的突然收缩的要大。在本实验最大流量Q 下,突然扩大损失较突然缩小损失约大一倍,即817.160.3/54.6==js je h h 。 21d d 接近于1时,突然扩大的水流形态接近于逐渐扩大管的流动, 因而阻力损失显著减小。 2.结合流动仪演示的水力现象,分析局部阻力损失机理何在?产生突扩与 突缩局部阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失? 答:流动演示仪1-7型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十多种内、外流的流动图谱。据此对于局部阻力损失的机理分析如下: 从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互磨擦,便消耗了部分水体的自储能量。另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。 从流动仪可见,突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,漩涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面均有。突缩前仅在死角区有小漩涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。 从以上分析可知,为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或昼接近流线形,以避免漩涡的形成,或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的漩涡区域;或把突缩进口的直角改为圆角,以消除突缩断面后的漩涡环带,可使突缩局部阻力系数减小到原来的21~101。突然收缩实验管道使

沿程阻力系数表

在模型图中可以找到沿管道的阻力系数,即λ、re和K/D的关系曲线,这是液压系统中常用的。K是管内壁的绝对粗糙度。 管道沿线水头损失计算:H=λ(L/D)[v^2/(2G)] 对于管内层流:λ=64/re(雷诺数re=VD/ν) 圆管粗糙过渡区:1/√(λ)=-2*LG[K/(3.7d)+2.51/re√(λ)] 对于管的湍流粗糙区:1/√(λ)=-2*LG[K/(3.7d)]也可用作λ=0.11(K/D)^0.25还有许多经验公式: 例如,钢管和铸铁管的Shevlev公式为:过渡粗糙区(V<1.2m/s):λ=(0.0179/D^0.3)*(1+0.867/V)^0.3;阻力平方面积(V>=1.2m/s):λ=0.21/D^0.3 摩擦阻力:流体流经一定直径的直管时,由于流体的内摩擦而产生阻力。电阻与距离的长度成正比。 简介

在计算管道沿程阻力损失(直管阻力)的公式中,λ-摩擦系数与雷诺数Re和壁面粗糙度ε有关,可以通过实验测量或计算。 层流 如何确定一个通道的阻力系数 对于层流,可以从理论上严格推断。 在工程中,湍流的确定有两种方法:一种是基于湍流半经验理论结合实验结果,另一种是直接根据实验结果综合阻力系数的经验公式。前者具有更一般的含义。 沿途阻力系数变化规律3-8计算沿途水头损失的经验公式3-3--8沿途水头损失的经验公式3-9局部水头损失3-9局部水头损失3-7沿程阻力系数的变化规律可从本章各节中了解。对于层流,沿程阻力系数的规律是已知的。到目前为止,还没有一个沿程阻力系数的理论公式。为了探索沿程阻力系数的变化规律,尼古拉斯进行了一系列实验研究,揭示了沿途水头损失的规律。下面介绍这一重要的实验研究成果。1尼古拉斯试验条件。

局部阻力系数测定(给学生)

局部阻力系数测定 实 验 报 告 班级:___________ 学号:___________ 姓名:___________ 课程:___________

一、实验目的 1、学会量测突扩、突缩圆管局部阻力损失系数的方法。 2、加深对局部阻力损失的感性认识 3、加深局部阻力损失机理的理解。 二、实验原理 1、有压管道恒定流遇到管道边界局部突变的情况时,流动会分离形成剪切层, 剪切层流动不稳定,引起流动结构的重新调整,并产生旋涡,造成不可逆的能量耗散。与沿程因摩擦造成的分布损失不同,这部分损失可以看成是集中在管道边界的突变处,单位质量流体的能量损失称为局部水头损失,参见图1。 2、局部水头损失系数是局部水头损失与速度水头的比例系数,即 2 h j ζ= 当上下游断面平均流速不同时,应明确它对应的是那个速度水头。例如对于 突扩圆管就有 =ζj h 1和2h j ζ=之分。其他情况的局部水头损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。通常情况下对应下游的速度水头。 3、局部水头损失的机理复杂,除了突扩圆管的情况以外,一般难于用解析

方法确定,而要通过实测来得到各种局部水头损失系数。 对于突扩圆管,在不考虑突扩段沿程阻力损失的前提下,可推导出局部阻力损失因数的表达式 ( )-1=1ζ2 , 2ζ2=1 -A 2 ( )1 2 1A 对于突缩圆管,局部阻力损失因数的经验公式: 1-( )=ζ1 2 0.5 三、实验步骤 1、做好实验前的各项准备工作,记录与实验有关的常数。 2、往恒压水箱中充水,排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后,检查泄水阀全关时,各测压管液面是否齐平,若不平,则需排气调平。 3、打开泄水阀至最大开度,等流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法测量流量。 4、调整泄水阀不同开度,重复上述过程5次,分别测记测压管读数及流量。 5、实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平,如平齐,关闭电源实验结束,否则,需重做。 四、实验数据及整理 1、基础数据:d 1= m; d 2= m; d 3= m ; 水温= ℃

流体力学 实验一 阻力系数的测定实验

流体力学 实验一 阻力系数的测定实验 (一)实验名称:沿程阻力系数的测定 实验目的:(1)测定不同雷诺数Re 时的沿程阻力系数λ; (2)掌握沿程阻力系数的测定方法。 实验原理:对I 、Ⅱ两断面列能量方程式,可求得L 长度上的沿程水头损失 h P P h f ?=-= γ γ2 1 根据达西公式 g v d L h f 22 ? ? =λ 先根据单位时间流过体积计算流量,并算出断面平均流速v ,即可求得沿程阻力系数λ。 2 2 22v h L gd Lv gdh f ?? = =λ 令 2 ;2v h k k L gd ?? ==λ则 实验设备:多功能水力学实验台,秒表。 (右图仅供参考) 实验步骤: 1、准备工作 ⑴记录仪器常数d 、L ,并算出k 值。 ⑵检查测压计管3、4测面是否水平(此时Q=0),如果不在同一水平面上,必须将橡皮管内空气排尽,使两测压管的测面处于水平状态。 ⑶关闭无关测点的小阀门 ⑷打开设计流管相关阀门 ⑸关小总阀门 2、进行实验 ⑴开泵,打开秒表,此时相关测压管中应出现较小高差。 ⑵缓慢调节总阀门,记录相关压强高度、高度差、时间、体积等。 实验数据处理(下表仅参考): d= m L= m NO. h 3 h 4 h ? ? t ? Q V λ

(cm) (cm) (cm) (l) (s) (l/s) (m/s) 1 2 3 4 5 注意事项: 1、若测压管中液位较高,可调节压强控制球,使液位降至中部,以增大量测范围。 2、如出现测压管冒泡现象,不必惊慌,可调节流量或停泵重做。 思考题: 1.本实验的理论依据是什么? 2.如何使沿程阻力系数的测定结果与实际相符? (二)(选作)实验名称:管道突然扩大和突然缩小阻力系数的测定 实验目的:(1)掌握管道突然扩大和突然缩小局部阻力系数计算公式。 (2)掌握测定管道突然扩大和突然缩小的阻力系数的方法。 实验原理: 1、突然扩大 在扩大前后取1-1及2-2断面,因管道系水平放置,可列出上述 断面的能量方程如下: ξ ++ = +g V r P g V r P 222 2 22 1 1g V 22 2 g V g V V r P P 2222 2 2 2 12 1-+ -= ξ 2、突然缩小 在缩小前后取3-3及4-4断面,列能量方程式 ξ ++ = +g V r P g V r P 222 4 42 3 3g V 22 4

沿程阻力 中国石油大学(华东)流体力学实验报告

实验七、沿程阻力实验 一、实验目的填空 1.掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法; 2.在双对数坐标纸上绘制λ-Re的关系曲线; 3.进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。 二、实验装置 在图1-7-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 本实验采用管流实验装置中的第1根管路,即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时,采用两用式压差计中的汞-水压差计;压差较小时换用水-气压差计。 另外,还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计、水的粘温表。 F1——文秋利流量计;F2——孔板流量计;F3——电磁流量计; C——量水箱;V——阀门;K——局部阻力实验管路 图1-7-1 管流综合实验装置流程图 三、实验原理在横线正确写出以下公式 本实验所用的管路是水平放置且等直径,因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿程水头

损失计算公式: 2 2f L v h D g λ = (1-7-1) 式中: λ——沿程阻力系数; L ——实验管段两端面之间的距离,m ; D ——实验管内径,m ; g ——重力加速度(g=9.8 m/s 2); v ——管内平均流速,m/s ; h f ——沿程水头损失,由压差计测定。 由式(1-7-1)可以得到沿程阻力系数λ的表达式: 2 2f h D g L v λ= (1-7-2) 沿程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关,而在紊流时则与雷诺数、管壁粗糙度有关。 当实验管路粗糙度保持不变时,可得出该管的λ-Re 的关系曲线。 四、实验要求 填空 1.有关常数 实验装置编号:No. 7 管路直径:D = 1.58 cm ; 水的温度:T = 13.4 ℃; 水的密度:ρ= 0.999348g/cm 3; 动力粘度系数:μ= 1.19004 mPa ?s ; 运动粘度系数:ν= 0.011908 cm 2/s ; 两测点之间的距离:L = 500 cm

沿程阻力系数测定-实验报告

沿程水头损失实验 实验人 XXX 合作者 XXX XX 年XX 月XX 日 一、实验目的 1.加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制lgh f ~-lg v 曲线; 2.掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法; 3.将测得的R e -λ关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验设备 本装置有下水箱、自循环水泵、[供水阀、稳压筒、实验管道、流量调节阀]三组,计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时接通电源水泵启动,全开供水阀,逐次开大流量调节阀,每次调节流量时,均需稳定2-3分钟,流量越小,稳定时间越长;测流量时间不小于8-10秒;测流量的同时,需测记压差计、温度计[自备,应挂在水箱中]读数。三根实验管道管径不同,应分别作实验。 三、实验原理 由达西公式g v d L h r 22 ??=λ 得2 22422?? ? ??==d Q L gdh Lv gdh f f πλ=K ×h f /Q 2 另有能量方程对水平等直径圆管可得γ 2 1P P h f -= 对于多管式水银压差有下列关系 h f =(P 1-P 2)/γw =(γm /γw -1)(h 2-h 1+h 4-h 3)=12.6△h m Δh m = h 2-h 1+h 4-h 3 h f —mmH 2O 四、实验结果与分析 实验中,我们测量了三根管的沿程阻力系数,三根管的直径分别为10mm ,14mm ,20mm 。对每根管进行测量时,我们通过改变水的流速,在相距80cm 的两点处分别测量对应的压强。

得到表1至表3中的实验结果。 相关数据说明: 水温29.4℃,对应的动力学粘度系数为2 0.01/cm s ν= 流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间确定。水箱底面积为2 202 0S cm =?,记录水箱液面升高12h cm =(从5cm 到17cm 或者从6cm 到18cm )的时间t ,从而计算出流量 34800(/)() Sh Q cm s t t s = =; 若管道直径为D ,则水流速度为2 4Q v D π= ; 对三根管进行测量时,测量的两点之间距离均为80L cm =; 雷诺数Re vD ν = ;计算沿程阻力系数:层流164Re λ= ;紊流0.25 20.316R e λ-= 测量沿程阻力系数:2/f Kh Q λ=,其中25K /8gD L π=,29.8/g m s = 第一根管 表-1(52 1110,15.113/D mm K cm s ==)

阀门局部阻力系数的测定指导书

阀门局部阻力系数的测定 一、 实验目的 (1)掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。 (2)了解阻力系数在不同流态,不同雷诺数下的变化情况。 (3)测定阀门不同开启度时(全开、约30°、约45°三种)的阻力系数。 (4)掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。 二、实验仪器 图1实验仪器简图 1. 水箱2.供水管3. 水泵开关4. 进水阀门5.细管沿程阻力测试段6.突扩7.粗管沿程阻力测试段8. 突缩9.测压管10.实验阀门 11.出水调节阀门 12.计量箱 13.量筒14.回水管15.实验桌 三、阀门阻力实验原理 图2 阀门的局部水头损失测压管段 对1、4两断面列能量方程式,可求得阀门的局部水头损失及2(L 1+ L 2)长 度上的沿程水头损失,以h w1表之,则 14 11h p p h w ?=-= γ 对2、3两断面列能量方程式,可求得阀门的局部水头损失及(L 1+ L 2)长 度上的沿程水头损失,以h w2表之,则

23 22h p p h w ?=-= γ ∴阀门的局部水头损失h 1应为: 1212h h h ?-?= 亦即 122 22h h g v ?-?=ζ ∴阀门的局部水头损失系数为: 2122) 2(v g h h ?-?=ζ 式中v 为管道的平均流速 四、实验步骤及要求 (1)本实验共进行三组实验:阀门全开、开启30°、开启45°,每组实验做三个实验点。 (2)开启进水阀门,使压差达到测压计可量测的最大高度。 (3)测读压差,同时用体积法量测流量 (4)每组三个实验点的压差植不要太接近 (5)绘制d=f (ζ)曲线。 (五)问题讨论: (1)同一开启度,不同流量下,ζ值应为定值抑或变值,何故? (2)不同开启度时,如把流量调至相等,ζ值是否相等? (六)绘图:

局部阻力系数

阻力分为多种阻力,其中空气阻力Fw它的计算公式是:Fw=1/16·A·Cw·v2(kg),v为行车速度,单位:m/s;A为汽车横截面面积,单位:m2:Cw为风阻系数。 局部阻力系数(coefficient of local resistance) 与流体方向和速度变化有关的系数 具体指:流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值,其值为无量纲数。 功能:用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。 公式:动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2 其中λ为摩擦系数,量纲为一;1为管长;d为管径;ρ为流体密度;u为流速。 本式表明流体流动阻力△pf与流动管道长度呈正比;与管道直径呈反比,与流体动能pu2/2呈正比。 其中le为当量长度,即将局部阻力折合成相当长度的直管来计算;ζ成为局部阻力系数。le和ζ都是由实验来确定的。 空气阻力跟速度成平方正比关系,也就是说:速度增加1倍,汽车受到的阻力就会增加3倍。因此高速行驶汽车对空气阻力的影响非常明显,车速高,发动机就要将相当一部分的动力,或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲,空气阻力小不仅可以节约燃油,在发动机功率相同的条件下,还能达到更高的车速。 风阻是车辆行驶时来自空气的阻力,一般空气阻力有三种形式: 第一是气流撞击车辆正面所产生的阻力,就像拿一块木板

顶风而行,所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。 ◆第二是摩擦阻力,空气与划过车身一样会产生摩擦力,然 而以一般车辆能行驶的最快速度来说,摩擦阻力小到几乎可以忽略。 ◆第三则是外型阻力(下图可说明何谓外型阻力),一般来说, 车辆高速行驶时,外型阻力是最主要的空气阻力来源

沿程阻力的实验报告

中国石油大学(华东)工程流体力学实验报告 实验日期:成绩: 班级:学号::教师: 同组者: 实验七、沿程阻力实验 一、实验目的 1.掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法。 2.在双对数坐标纸上绘制λ-Re关系曲线。 3.进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。 二、实验装置 本实验采用管流实验装置中的第1根管路,即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时,采用两用式压差计中的汞-水压差计;压差较小时换用水-气压差计。 另外,还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计、水的粘温表。 F1——文丘利流量计; F2——孔板流量计;F3——电磁流量计; C——量水箱; V——阀门; K——局部阻力试验管路 图7-1 管流综合实验装置流程图

三、实验原理 本实验所用的管路水平放置且等直径,因此利用能量方程可以推导出管路两点间的沿程水力损失计算公式为: g v D L H f 22 ? =λ (1-7-1) 式中 λ——沿程阻力系数; L ——实验管段两端面之间的距离,m ; D ——实验管径,m ; g ——重力加速度(g=9.8 m/s 2); v ——管平均流速,m/s ; h f ——沿程水头损失(由压差计测定),m 。 由式(1-7-1)可以得到沿程阻力系数λ的表达式: 22v h L D g f ?=λ (1-7-2) 沿程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关,在紊流时与雷诺数、管壁粗糙度都有关。 当实验管路粗糙度保持不变时,可以得到该管的λ-Re 关系曲线。 四、实验要求 1.有关常数 实验装置编号:No. 4 管路直径:D =21058.1-?m ;水的温度:T = 20.0 ℃; 水的密度:ρ= 998.23 kg/m 3;动力粘度系数:μ= 101.055-3? Pa ?s ; 运动粘度系数:ν=610007.1-? m 2/s ; 两测点之间的距离:L = 5 m 2.实验数据记录及处理见表7-1和表7-2

水管系统各部件局部阻力系数

并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15% 双管异程:25% 附录C 当量长度表

所谓水泵的选取计算其实就就是估算(很多计算公式本身就就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就就是精确的计算。 特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的就是往往都大过设备的额定流量很多。同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。 关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还就是小事,有很大可能还要烧电机的。 另外“水泵出口压力只有0、22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才就是问题的关键。例如将开式系统的

水泵放在100米高的顶上,出口压力如果就是0、22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就就是0、32MPa了! 1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1、1~1、2倍(单台取1、1,两台并联取1、2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O): Hmax=△P1+△P2+0、05L(1+K) △P1为冷水机组蒸发器的水压降。 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总与与与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0、2~0、3,最不利环路较短时K值取0、4~0、6 2、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的就是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统就是最常用的系统。 1、冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。 2、管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m范围内,管径较大时,取值可小些。 3、空调未端装置阻力:末端装置的类型有风机盘管机组,组合式空调器等。它们的阻力就是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的,许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。 4、调节阀的阻力:空调房间总就是要求控制室温的,通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀就是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大,则阀门的控制性能好;若取值小,则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0、3,于就是,二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。 根据以上所述,可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失,也即循环水泵所需的扬程: 1、冷水机组阻力:取80kPa(8m水柱); 管路阻力:取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m,则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%,则局部阻力为60kPa*0、5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa(14m水柱); 3、空调末端装置阻力:组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大,故取前者的阻力为45kPa( 4、5水柱); 4、二通调节阀的阻力:取40kPa(0、4水柱)。 5、于就是,水系统的各部分阻力之与为:80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(30、5m水柱) 6、水泵扬程:取10%的安全系数,则扬程H=30、5m*1、1=33、55m。 根据以上估算结果,可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围,尤其应防止因未经过计算,过于保守,而将系统压力损失估计过大,水泵扬程选得过大,导致能量浪费。 (1)冷、热水管路系统 闭式水系统 Hp=hf+hd+hm (10-13) 式中hf、hd——水系统总的沿程阻力与局部阻力损失,Pa hm——设备阻力损失,Pa hd/ hf值,小型住宅建筑在1~1、5之间大型高层建筑在0、5~1之间远距离输送管道(集中供冷)在0、2~0、6之间。设备阻力损失见表10-5。

管路沿程阻力测定实验报告

实验一 管路沿程阻力测定 一 实验目的 1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。 2.测定流体流过直管时的摩擦阻力,确定摩擦系数λ与Re 的关系。 3.测定流体流过管件时的局部阻力,并求出阻力系数ξ 。 4.学会压差计和流量计的使用。 二 实验原理 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。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1.沿程阻力 2u d l p h 2 f ?=?=λρ λ称为直管摩擦系数,滞留时,;湍流时,λ与e R 的关系受管壁粗糙度的影响,需由实验测得。e 64R =λ 根据伯努利方程可知,流体流过的沿程阻力损失,可直接得出所测得的液柱压差计度数R(m)算出:()g -R p 水指ρρ=? 2.局部阻力 1)当量长度法2u d l l h 2e f ???? ? ??+=∑∑λ 2)阻力系数法2 u h 2 p ?=ξ ξ-局部阻力系数,无因次;u-在小截面管中流体的平均流速(m/s ) 三 实验装置与流程 1.本实验装置及设备主要参数: 被测元件:镀锌水管,管长2.0m ,管径(公称直径)0.021m ;闸阀D=3/4. 1)测量仪表:U 型压差计(水银指示液);LW —15型涡轮流量计(精度0.5级,量程0.4~4.0m /h, 仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41(次/升),仪器编号II 的仪表常数为605.30(次/升),MMD 智能流量仪)。 2)循环水泵。 3)循环水箱。

121014134)DZ15-40型自动开关。 5)数显温度表 2.流程: 流体流动阻力损失实验流程图 1)水箱 6)放空阀 11)取压孔 2)控制阀 7)排液阀 12)U 形压差计 3)放空阀 8)数显温度表 13)闸阀 4)U 形压差计 9)泵 14)取压孔 5)平衡阀 10)涡轮流量计 四 实验操作步骤及注意事项 1.水箱充水至80% 2.仪表调整(涡轮流量计﹑MMD 智能流量计仪按说明书调节) 3.打开压差计上平衡阀,关闭各放气阀。 4.启动循环水泵(首先检查泵轴是否转动,开全阀13,全关阀2,后启动)。 5.排气:(1)管路排气;(2)测压管排气;(3)关闭平衡阀,缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡(注意:先排进压管后排出压管,以防压差计中水银冲走),排气完毕。 6.读取压差计零位读数。 7.开启调节阀至最大,确定流量范围,确定实验点(8~10个),测定直管部分阻力和局部阻力(闸阀全开时)。 8测定读数:改变管道中的流量读出一系列流量s V 、压差1p ?或者2p ?。 注意:每改变一次流量后,必须等流动稳定后,才能保证测定数据的准确。 9实验装置恢复原状,打开压差计上的平衡阀,并清理实验场地。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 11

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。 在湍流区内摩擦系数,对于光滑管(水力学光滑),大量实验证明,Re在氛围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即 对于粗糙管,λ与Re的关系以图来表示。 3.对局部阻力,可用局部阻力系数法表示: 4. 对于扩大和缩小的直管,式中的流速按照细管的流速来计算。 对一段突然扩大的圆直管,局部阻力远大于其直管阻力。由忽略直管阻力时的伯努利方程 可以得到局部阻力系数的计算式: 式中,、分别为细管和粗管中的平均流速,为2,1截面的压差。 突然扩大管的理论计算式为:,、分别为细管和粗管的流通截面积。 三、实验流程: 本实验装置如图1所示,管道水平安装,水循环使用,其中管5为不锈钢管,测压点之间距,内径;管6为镀锌钢管,测压点间距离,内径22..5mm;管7为突然扩大管,由扩大至。各测量元件由测压口与压差传感器相连,通过管口的球阀切换被测管路,系统流量由涡

(完整版)管道内的局部阻力及损失计算

第四节管道内的局部阻力及损失计算 在实际的管路系统中,不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失,而且也存在有各种各样的其它管件,如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等,当流体流过这些管道的局部区域时,流速大小和方向被迫急剧地发生改变,因而出现流体质点的撞击,产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用,流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换,从而阻碍着流体的运动。这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失,其阻力称为局部阻力。因此一般的管路系统中,既有沿程损失,又有局部损失。 4.4.1 局部损失的产生的原因及计算 一、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样,而且十分复杂,因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。 ()() 图4.9 局部损失的原因 对于突然扩张的管道,由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 ()所示,而且由于流体惯性的作用,流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面,而是在拐角的尖点处离开了壁面,出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张,直到 2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用,使得一部分机械能不可逆的转换成热能,在流动过程中,不断地有微团被主流带走,同时也有微团补充到拐角区,这种流体微团的不断补充和带走,必然产生撞击、摩擦和质量交换,从而消耗一部分机械能。另一方面,进入大管流体的流速必然重新分配,增加了流体的相对运动,并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。 图4.9()给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲,流线会发生弯曲,流体在受到向心力的作用下,管壁外侧的压力高于内侧的压力。在管壁的外侧,压强先增加而后减小,同时内侧的压强先减小后增加,这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。 综上所述,碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。当然在 1-2之间也存在沿程损失,一般来说,局部损失比沿程损失要大得多。在测量局部损失的实验中,实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述,单位重量流体的局部能量损失以表示

局部阻力系数测定实验

局部阻力系数的测定 一、实验目的 1、用实验方法测定两种局部管件(实扩、突缩)在流体流经管路时的局部阻力系数。 2、学会局部水头损失的测定方法。 1、实验原理及实验装置 局部阻力系数测定的主要部件为局部阻力实验管路,它由细管和粗管组成一个突扩和一个突缩组件,并在等直细管的中间段接入一个阀门组件。每个阻力组件的两侧一定间距的断面上都设有测压孔,并用测压管与测压板上相应的测压管相联接。当流体流经实验管路时,可以测出各测压孔截面上测压管的水柱高度及前后截面的水柱高度差 h。实验时还需要测定实验管路中的流体流量。由此可以测算出水流流经各局部阻力组件的水头损失hζ,从而最后得出各局部组件的局部阻力系数ζ。 ①突然扩大:

2 1-A 2 1( )=ζ2g 1 V 2 ( )1 2 A A -1=j h 理论上: 在实验时,由于管径中即存在局部阻力,又含有沿程阻力,当对突扩前后两断面列能量方程式时,可得hw=hj+hf ,其中hw 可由(h 1-h 3)测读,hf 可由(h 2-h 3)测读,按流长比例换算后,hj=hw-h f 。由此得出: 2 h j ζ=② 突然收缩: 理论上,ζ缩=0.5(1-A 2/A 1),实验时,同样,在读得突缩管段的水头损失后,按流长比例换算,分别将两端沿程损失除去,由此得: 缩 缩 2 h j ζ= 二、实验操作 1、实验前的准备 ①熟悉实验装置的结构及其流程。 ②进行排气处理。 ③启动水泵,然后慢慢打开出水阀门时水流经过实验管路。在此过程中(并关闭其他实验管的进水阀和出水阀),观察和检查管路系统和测压管及其导管中有无气泡存在,应尽可能利用试验管路上的放气阀门或用其它有效措施将系统中存在的气体排尽。 2、进行实验,测录数据 ①调节进水阀门和出水阀门,使各组压差达到测压管可测量的最大高度。 ②在水流稳定时,测读测压管的液柱高和前后的压差值。 ③在此工况下测定流量。 ④调节出水阀门,适当减小流量,测读在新的工况下的实验结果。 如此,可做3~5个实验点。(注意:实验点的压差值不宜太接近)。 三、实验数据处理 1、将实验所得测试结果及实验装置的必要技术数据记入如下附表1中。

实验四 摩擦系数和局部阻力系数的测定

汕 头 大 学 实 验 报 告 学院:工学院系:机电系年级:2014级 姓名:成吉祥学号:2014124089 成绩: 实验四 摩擦系数和局部阻力系数的测定 一、实验目的 摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数,它的数值大小,遵循着一定的规律,实验的目的是通过测定,了解和掌握这些系数的规律。 二、实验原理 流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地会引起流体压力损失。流体在流动时所产生的阻力有直管摩擦阻力和局部阻力。 1、直管阻力 流体流过直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可用下式表示 2 2 u d l h f ??=λ 式中:f h :直管阻力损失,J/kg ; l :直管长度,m ; d :直管内径,m ; u :流体的速度,m/s ; λ:摩擦系数。 在一定的流速和雷诺数下,测出阻力损失,按下式即可求出摩擦系数λ。 2 2 u l d h f ? ?=λ 阻力损失f h 可通过对两截面间作机械能衡算求出 2 )(2 2 21 2 121u u p p g z z h f -+-+ -=ρ 对于水平等径直管21z z =,21u u =,上式可简化为 ρ 2 1p p h f -=

式中:f h :两截面的压强差,N/m2; ρ:流体的密度,kg/m3。 只要测出两截面上静压强的差即可算出f h 。两截面上静压强的差可用U 形管或倒U 型管压差计测出。流速由流量计测得,在已知d 、u 的情况下只需测出流体的温度t ,查出该温度下流体的ρ、μ,则可求出雷诺数Re ,从而得出流体流过直管的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。 2、局部阻力 流体流过阀门、扩大、缩小等管件时,所引起的阻力损失可用下式计算 )2 (2 u h f ζ=(J/kg ) (5) 式中z 为局部阻力系数, z 的值一般都由实验测定。计算局部阻力系数时应注意扩大、缩小管件的阻力损失f h 的计算。 三、实验注意事项 1、各自循环供水实验均需注意:计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内,以保持自循环供水(此注意事项后述实验不再提示)。 2、稳压筒内气腔越大,稳压效果越好。但稳压筒的水位必须淹没连通管的进口,以免连通管进气,否则需拧开稳压筒排气螺丝提高筒内水位;若稳压筒的水位高于排气螺丝口,说明有漏气,需检查处理。 3、传感器与稳压筒的连接管要确保气路通畅,接管及进气口均不得有水体进入,否则需清除。 四、实验原始数据记录 1、2 号测头距离0.25米,3、4号测头距离0.5米,规格:大管内径:21.2mm , 水温:20℃,零流速水位:580.0mm ,左小管内径12.9mm ,右小管内径:13.4mm 序号 各测点水位(mm ) 流量 流量(升/秒) 1 2 3 4 5 6 体积(升) 时间(秒) 1 541.9 526.0 529.5 527.8 516.5 474.0 1.05 16.09 0.0653 2 529.6 510.0 515.7 513.0 498.0 444.5 1.15 15.56 0.0739 3 505.5 482.0 489.4 486.6 464.0 389.3 1.15 12.90 0.0891 4 495.0 465.0 475.0 470.1 445.0 357.5 1.10 11.24 0.0979 5 484.4 452.0 462.0 458.1 427.8 331.2 1.20 11.80 0.1017 6 438.0 394.0 420.0 412.1 357.5 223.0 1.15 9.40 0.1223

摩擦系数和局部阻力系数的测定详解

汕头大学实验报告 学院:工学院系:机电系年级: 14机电姓名:莫智斌学号:2014124066 组:¥ 实验四、摩擦系数和局部阻力系数的测定 实验小组成员:#####费玉洁,薛栋栋等五人计算:## 莫智斌校核:# 实验时间2016 年5 月5 日晚上8 时 一、实验目的和要求 摩擦系数和局部阻力系数是管道系统设计中用以计算能量损耗的重要参数,它的数值大小,遵循着一定的规律,实验的目的是通过测定,了解和掌握这些系数的规律。 二、主要仪器设备 伯努利实验仪 设备流程图

三、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,注意观察水箱水位是否稳定。 2. 静水压强:在水箱水位稳定、管路出口阀关闭的情况下,记录零流速水 位于表4。 3.流量调节:开启管路出口阀,调节流量,让流量从1 到3m3/h 范围内变 化。每次改变流量,待流动达到稳定后,在表4 记下对应测点的压差值。 4.实验结束:关闭出口阀,关闭水泵和仪表电源,清理装置。 四、实验数据记录 表4 阻力测定记录表格 实验日期:实验者莫智斌等六人设备号:ZB-3 型第2 号 1、2 号测头距离0.25 米;3、4号测头距离0.5米; 规格:大管内径:21.2mm, 水温:24.5 C ,零流速水位:582.1mm ,左小管内径12.9mm ,右小管内径: 13.4mm 序号各测头水位(mm)流量流量 l/s 1 2 3 4 5 6 体积/ml 时间/s 零流速58 58 2.5 582 .5 582 .5 581.5 581. 5 # # # 1 57 8.5 57 4.5 575 574 .5 573 566 1640 70 0.234

谈通风管道局部阻力计算方法

谈通风管道局部阻力计算方法 胡宝林 在通风除尘与气力输送系统中,管道的局部阻力主要在弯头、变径管、三通、阀门等管件和重杂物分离器、供料器、卸料器、除尘器等设备上产生。由于管件形状和设备结构的不确定性以及局部阻力的复杂性,目前许多局部阻力系数还不能用 公式进行计算,只能通过大量的实验测试阻力再推算阻力系数,并制成表格供设计 者查询。例如在棉花加工生产线上,常规的漏斗形重杂物分离器压损为300R左右, 离心式籽棉卸料器压损为400匕左右,这些都是实测数据,由于规格结构不同差异也会很大,所以仅供参考。只有一些常见的形状或结构比较确定的管件及设备可通过公式计算阻力系数,例如弯头、旋风除尘器等。局部阻力是管道阻力的重要组成部分,一个R=4D 90°弯头的阻力相当于2.5?6.5m的直管沿程阻力。由于涉及到局部阻力的管件种类繁多,不便一一列举,因此,本文以弯头等常用管件为例重点讨论在纯空气下和带料运行时的局部阻力系数的变化及局部阻力计算方法。 一、纯空气输送时局部阻力和系数 1、局部阻力 当固体边界的形状、大小或者两者之一沿流程急剧变化,流体的流动速度分布就会发生变化,阻力大大增加,形成输送能量的损失,这种阻力称为局部阻力。在产生局部损失的地方,由于主流与边界分离和漩涡的存在,质点间的摩擦和撞击加剧,因而产生的输送能量损失比同样长的直管道要大得多,局部阻力与物料的密度 及速度的平方成正比,局部阻力计算公式: ::.2 式中:出一局部阻力,F a; ?—局部阻力系数,实验取得或公式计算; H d —动压,巳; ‘一空气密度,1.205kg/m3(20°C);-—空气流速,m/s 2、阻力系数

化工原理实验流体流动阻力系数的测定实验报告

流体流动阻力系数的测定实验报告 一、实验目的: 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。 2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力 系数ξ。 3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的 函数。 4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。 二、实验器材: 流体阻力实验装置一套 三、实验原理: 1、直管摩擦阻力 不可压缩流体(如水),在圆形直管中做稳定流动时,由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力;流体在流过突然扩大、弯 头等管件时,由于流体运动的速度和方向突然变化,产生局部 阻力。影响流体阻力的因素较多,在工程上通常采用量纲分析 方法简化实验,得到在一定条件下具有普遍意义的结果,其方 法如下。 流体流动阻力与流体的性质,流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关,可表示为 △P=f (d, l, u,ρ,μ,ε) 引入下列无量纲数群。

雷诺数Re=duρ/μ 相对粗糙度ε/ d 管子长径比l / d 从而得到 △P/(ρu2)=ψ(duρ/μ,ε/ d, l / d) 令λ=φ(Re,ε/ d) △P/ρ=(l / d)φ(Re,ε/ d)u2/2 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可 =△P/ρ=λ(l / d)u2/2 用试验方法直接测定。h f ——直管阻力,J/kg 式中,h f l——被测管长,m d——被测管内径,m u——平均流速,m/s λ——摩擦阻力系数。 当流体在一管径为d的圆形管中流动时,选取两个截面,用U形压差计测出这两个截面间的静压强差,即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式,即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数,这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。 (1)、湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内λ=f(Re,ε/ d)。对于光滑管,大量实验

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