五、数据处理
1、局部阻力管的原始数据以及相关处理数据
局部阻力管（不锈钢+闸阀） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3
管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s
测量段长度：1000mm
2、光滑管的原始数据以及相关处理数
光滑管（不锈钢） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3
管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s 测量段长度：1000mm
序 号 体积流量
（m 3/h)
左 （cmH 2O ）
右 （cmH 2O ）
差 值 （Pa)
流
速 （m/s)
雷 诺 数
(Re)
摩
擦
阻 力 系 数
(λ)
Blasius 公 式 下
算出的λ 绝对误差 相对误差
1 0.5 72.5 74 147.13 0.44 8287.73 0.0305 0.0287 0.001751 6.10%
2 1 70.5 74.5 392.35 0.88 16575.45 0.020
3 0.0279 -0.00357 -14.95% 3 1.5 68 77 882.79 1.33 25051.53 0.0200 0.0251 -0.00139 -6.49%
4 2 64.
5 78.5 1373.23 1.77 33339.2
6 0.0176 0.0234 -0.00226 -11.38% 5 2.5 59.5 81.5 2157.94 2.21 41626.98 0.017
7 0.0222 -0.0009
8 -5.24% 6 3 53.5 84.5 3040.73 2.65 49914.71 0.0174 0.0212 -0.00045 -2.54% 7 3.5 46 88 4119.70 3.1 58390.7
9 0.0172 0.0204 0.000102 0.60% 8
4 39
91
5100.58
3.54
66678.52
0.0163
0.0197
-0.00017
-1.05%
3、粗糙管的原始数据以及相关数据处理
粗糙管（镀锌铁管） 18℃水的密度：ρ=998.2kg/m 3
管内径：20 mm 18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s 测量段长度：1000mm
y = 0.3022x - 0.266
R² = 0.8749
0 0.005
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0
20000
40000
60000 80000
-
序
号 体积流量 （m 3/h) 左 （cmH 2O ）
右 （cmH 2O ）
差值
（Pa)
流
速
（m/s)
雷诺数
(Re) 摩擦阻力系
数 (λ)
1 0.5 7
2 74 196.18 0.44 8331.45 0.0402 2 1 69.5 75.5 588.5
3 0.88 16662.90 0.0301 3 1.5 65 79 1373.23 1.33 24994.35 0.0313
4 2 58 83.
5 2501.25 1.77 33325.79 0.0320 5 2.5 50 89 3825.44 2.21 41657.24 0.0313 6
3
39
97.5
5738.15
2.65
49988.69
0.0326
4、根据计算所得的粗糙管和光滑管的实验结果，在同一对数坐标上绘制曲线：
对照《化工基础》教材上的曲线图（如下）,估算出两管的相对粗糙度和绝对粗糙度
y = 0.092x - 0.102
R² = 0.4247
y = 0.3022x - 0.266
R² = 0.8749
0 0.005
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0
20000
40000
60000
80000
光滑管、粗糙管在同一坐标轴上的λ-Re 曲线
-
光滑管 粗糙管 乘幂 ( 粗糙管 ) 乘幂 ( 光滑管 )
已知光滑管和粗糙管的管内径都为20mm,将光滑管和粗糙管的λ和Re值代入上图可估算为粗糙管的相对
粗糙度为0.004，绝对粗糙度约为0.00008；光滑管的相对粗糙度约为0.0001，绝对粗糙度约为
0.000002。
5、数据方法示例：
（1）湍流时流量、流速、以及摩擦力系数的计算取光滑管第一组的数据示例
已知:
光滑管（不锈钢）18℃水的密度：ρ=998.2kg/m3管内径：20 mm
18℃水的粘度：1.0559×10-3 Pa·s
测量段长度L：1000mm,其中，λ为光滑管阻力摩擦系数，无因次d为光滑管内径，
∆p为流体流经 L m 光滑管两端的压力
又有：
流量q v =0.5m3/h
流速 u=q v / A = 4 q v / ∏d2 = 4×0.5/3600×3.14×0.022 m/s = 0.4423≈0.44 m/s
雷诺数 Re=dup /μ=(0.02*0.44*998.2)/0.0010599=8287.73
摩擦阻力系数由∆p =ρLλl u2 / 2d得
λ=2d ∆p/ρLu2 = 2×0.02×147.13÷(998.2×1×0.442) = 0.03045357 ≈ 0.3045
其中，λ为光滑管阻力摩擦系数，无因次d 为光滑管内径∆p 为流体刘晶L m 光滑管两端的压力
① 局部阻力ξ的计算以局部阻力管中第一组的数据为例
由 h f = ∆p f /ρg =ξu 2/2g 故
ξ=2 g h f / u 2 = 2∆p f /ρ u 2
= 2×147.1321394÷(998.2×0.4423213022 )= 1.50676065 ≈ 1.5068
② 光滑管中 Blasius 公式下算出的λ的计算
在光滑管中（ε=0）中
q v = 0.5 m 3/h 时，雷诺数为 Re=
q v =4 m 3/h 时，雷诺数为 Re=
由上计算可知该流体在光滑管中的 3000﹤Re ﹤105，因此可以采用本次实验条件下拟合出来的
柏拉修斯公式（Blasius ）λ= 0.3022Re -0.266 来计算真值，再与实验值比较计算出绝对误差和相对误差。
以光滑管第一组数据（q v = 0.5 m 3/h 时）为例
λ= 0.3022× 8287.725257-0.266= 0.036084672 ≈ 0.0361
然后根据公式：（绝对误差=测量值-真值；相对误差=绝对误差÷真值） ，计算绝对误差和相对误差即可。
y = 0.3022x - 0.266
R² = 0.8749
0 0.005
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0
20000
40000
60000
80000
光滑管的 -
六、思考题：
1、实验是以水为介质测得的关系曲线，它是否适用于其它流体？
答：可以。
Re反映了流体的性质，虽然其它流体黏度和密度与水的不同，但最终都在Re上反映出来了，所以可以引用。
2、在不同设备上，不同水温下测定的λ-Re数据能否关联在同一曲线上？
答：管径不同，温度不同，导致即使在同一流速下Re都不相同。
这样关联出来没有任何实际意义。