1.93 0.00054 1.31 1.477 32322 0.0172
2.24 0.00062 1.61 1.715 37513 0.0157
2.61 0.00073 2.01 1.998 43710 0.0145
3.00 0.00083 2.51 2.297 50241 0.0137
查表得：21.3℃下水的密度 998.2kg/m³，粘度为 0.981mpa*s 以第三组数据为例： 流量：q=0.93m³/h=0.00026m³/s 流速：u=q/A= 雷诺数：Re= 由 hf
突然扩大管的局部阻力系数数据表 水流量（m ³ / h ) 1.99 3 4.04 压降（k P a ) 1.04 2.35 4.44 流速u 2 （m / s ) 0.3992 0.6018 0.8104 流速u 1 （m / s ) 2.7507 4.1468 5.5843 局部阻力系数ζ 1.2544 1.2528 1.2643
局部阻力数据记录表
扩 大 管 水流量/ m .h 压降/kPa
3 -1
1.99 1.06
3.00 2.37
4.04 4.46
管径：由 Φ(22×3) mm 扩大到 Φ(48×3) mm(23.2℃，初始压降 0.02kpa)
层流管数据记录表 时间/s 体积/ml 压降 /kpa 温度/℃ 180 118 0.44 24.5 120 162 0.94 24.3 120 208 1.34 24.6 90 202 1.48 24.9 60 163 1.84 25.1 60 200 2.46 25.6 层流管 径 Φ(6×1.5) 长 1.5m,
0.87 1.05 2.42E-04 2.92E-04 0.698 0.843 0.58 0.77 15379 18561 0.0334 0.0304
粗糙管的数据处理 1.23 1.53 1.82 2.16 2.48 2.92 3.00 3.42E-04 4.25E-04 5.06E-04 6.00E-04 6.89E-04 8.11E-04 8.33E-04 0.987 1.228 1.460 1.733 1.990 2.343 2.407 1.02 1.47 1.98 2.61 3.34 4.34 4.58 21743 27047 32173 38183 43840 51618 53033 0.0294 0.0274 0.0260 0.0244 0.0237 0.0222 0.0222
两种情况下的λ——Re 曲线比较
0.00054 1.31 1.477 32322 0.0172
0.00062 1.61 1.715 37513 0.0157
0.00073 2.01 1.998 43710 0.0145
0.00083 2.51 2.297 50241 0.0137
0.0236 0.0227 0.0219 0.0211
3
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定 ④ 测完一个元件的数据后，应将流量调节阀 11 关闭，观察压差传感器的读数是 否为零，否则要重新排气。 ⑤ 层流实验时， 应关闭流量调节阀 11,变频仪 13 频率， 应调到 12—15Hz 情况下， 用层流管流量阀 12 调节流量，用量筒和秒表测取数据。 要了解各种阀门的特点，学会阀门的使用，注意阀门的切换。
du

l d
相对粗糙度

d
管子长径比
1
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定
从而得到
p du l ( , , ) 2 u d d
令 (Re,

d
)
p


l u2 (Re, ) d d 2
可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
.p


l u2 可得： d 2
=
. . . . .
摩擦阻力系数：λ
=0.0255
绘制的λ——Re 关系如图所示：
0.04 0.035 0.03 0.025 0.02

0.015 0.01 10000 20000 30000 40000 50000 60000
光滑管的数据处理表 0.93 1.12 1.36 0.00026 0.00031 0.00038 0.45 0.59 0.77 0.712 0.857 1.041 15575 18757 22776 0.0255 0.0231 0.0204
1.61 0.00045 1.01 1.232 26963 0.0191
2
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定 测压口间的距离为 1.5m；10 为突然扩大管，管子由 Φ(22×3) mm 扩大到 Φ(48×3) mm；各测 量元件压口均与压差传感器相连，系统流量由涡轮流量计 3 测量。
流体阻力实验带控制点工艺流程
5 6 11 8 9 10 3 7 4
12 2 1 13

d
对于光滑管， 大量实验证明， 当 Re 在 3 103 ~ 105 范围内， )。
与 Re 的关系式遵循 Blasius 关系式，即
0.3163 Re0.25
对于粗糙管， 与 Re 的关系均以图来表示。 (1) 层流的摩擦阻力系数

2. 局部阻力
64 Re
u2 hf 2
0.25 地满足 Blasuis 关系式： 0.3163 Re 。 层流时， 摩擦阻力系数满足关系式：

64 Re 。
一、 目的及任务
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测定层流管的摩擦阻力。 ④验证湍流区内摩擦系数 λ 为雷诺数 Re 和相对粗糙度的函数。 ⑤将所得光滑管 λ-Re 方程与 Blasius 方程相比较。
式中，ξ 为局部阻力系数，其与流体流过管件的集合形状及流体的 Re 有
关，当 Re 大到一定值后，ξ 与 Re 无关，为定值。
三、 装置和流程
本实验装置如图，管道水平安装，实验用水循环使用。其中 5 管为层流管，管径 Φ(6×1.5)mm,两测压管之间的距离 1.5m，6，7 管安装有球阀和截止阀两种管件，管径为 Φ(27×3)mm；8 管为 Φ(27×3) mm 不锈钢管；9 为 Φ(27×2.75) mm 镀锌钢管，直管阻力的两
流体流动阻力的测定
实验报告
报告人：柏天卿 学 号：2012011401
骆秋辰 周俊宇
同组人：张煜
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定
实验名称： 流 体 流 动 阻 力 的 测 定 摘要：本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量 qv、测压点之间的压强 差ΔP，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路 的λ‐Re 变化关系及突然扩大管的局部阻力系数。从实验数据分析可知，光滑 管、粗糙管的摩擦阻力系数随 Re 增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好
3.00 2.50
管径：Φ(27×2.75) mm（21.3℃，初始压降-0.01kpa） 0.60 0.22 0.74 0.36 0.87 0.54 1.05 0.73 1.23 0.98 1.53 1.43 1.82 1.94 2.16 2.57 2.48 3.30 3.00 4.54
管径：Φ(27×3) mm(22.3℃，初始压降-0.04kpa)
hf
式中
p


l u2 d 2
h f ——直管阻力，J/kg；
l ——被测管长，m； d ——被测管内径，m；
u ——平均流速，m/s；
——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为 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。改变流速科测出不同 Re 下的摩擦阻力系数，这 样就可得到某一相对粗糙度下的λ-Re 关系。 湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内 f (Re,
二、 基本原理
1. 直管摩擦阻力 不可压缩流体，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相关，可表示为： △p=ƒ( d , l , u ,ρ, μ, ε) 引入下列无量纲数群。 雷诺数 Re
2(1)光滑管的数据处理
4
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定
水流量(m³/h) 水流量(m³/s) 压降（kpa) 流速u(m/s) 雷诺数Re 摩擦阻力系数λ
0.53 0.00015 0.19 0.406 8876 0.0331
0.78 0.00022 0.33 0.597 13063 0.0266
五、 数据处理 1 原始数据记录表如下：
直管数据记录表
光 滑 管 粗 糙 管 水流量/m .h 压降/kPa
3 -1
水流量/ m3.h-1 压降/kPa
0.53 0.18
0.78 0.32
0.93 0.44
1．12 0.58
1.36 0.76
1.61 1.00
1.93 1.30
2.24 1.60
2.61 2.00
Re
（2）与 Blasius 关系式相比较 Blasius 关系式
0.3163 Re0.25
5
柏天卿 2014-10-30
流体流动阻力的测定
水流量(m³/s) 0.00015 0.00022 0.00026 0.00031 0.00038 0.00045 压降（kpa) 0.19 0.33 0.45 0.59 0.77 1.01 流速u(m/s) 0.406 0.597 0.712 0.857 1.041 1.232 雷诺数Re 8876 13063 15575 18757 22776 26963 摩擦阻力系数λ 0.0331 0.0266 0.0255 0.0231 0.0204 0.0191 Blasius式所得λ 0.0326 0.0296 0.0283 0.0270 0.0257 0.0247