摩擦阻力系数； l 、d 、 直管的长度、管内径和绝对粗糙度 (m)； p 流体流经直管的压降 (Pa)； 、 分别是流体的密度 (kg/m3) 和粘度 (Pas)； u 流体在管内的平均流速 (m/s)。 由公式（2）可以看出，流体流动时的摩擦阻力损失与管道的长度
成正比，与管道的直径成反比。流体的平均速度越高，阻力损失越大。 利用公式（2）计算直管阻力损失时，需要知道不同雷诺数下摩擦阻力 系数的值。穆迪图给出了~Re的关系曲线。本实验装置可以利用上面的 公式来验证直管阻力损失计算，测定~Re的关系曲线。
9. 打开小球阀13、14和球阀9，按步骤10测量实验管b的直管阻力 损失。完成后关闭闸阀7，球阀9和小球阀13、14。
10. 打开小球阀11、12和球阀8，按步骤10测量实验管c上截止阀19 的局部阻力损失。完成后关闭闸阀7，球阀8和小球阀11、12。
离心泵的特性曲线
1. 全开闸阀6，分别读取流量、进口真空度、出口压力和电机功率 读数。
四．实验操作步骤
摩擦阻力系数 ～Re及截止阀的局部阻力系数测定
1. 根据现场实验装置，按照实验指导书上的实验设备示意图理清 流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用。未经指导教师 同意，不能随意开机。
2. 检查水箱内是否有足够的水。接通总电源，检查三相指示灯是 否正常。打开仪表电源，检查各仪表显示是否正常。
3.离心泵的特性曲线
离心泵的特性，可用该泵在一定转速下，流量与扬程，流量与功率 以及流量与效率三种曲线表示，即，，曲线。若将H、N和 对Q间的关 系分别标绘在同一直角坐标上所得的三条曲线，即为离心泵的特性曲 线。
经离心泵输送的流量Q由涡轮流量计测定。 如果水箱液面和离心泵入口高度相同，在水箱液面和离心泵出口压 力表之间列出柏努利方程式，可确定水经离心泵所增加的能量 （mH2O），此能量称为扬程H，其计算式为： 其中 H — 离心泵扬程(mH2O)；
实验一 流体力学综合实验
一、实验目的
1. 测定水在管道内流动时的直管阻力损失，作出与Re的关系 曲线；
2. 测定水在管道内流动时的局部阻力损失，测量和计算不同 开度下截止阀的局部阻力系数 或当量长度le；
3. 测定一定转速下，离心泵的特性曲线； 4. 观察水在直管内的流动类型。
二、实验原理
1. 摩擦阻力系数 ～Re 流体在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量损耗，此
p表—离心泵出口表压(Pa)； p真—离心泵入口真空度(Pa)； u — 离心泵出口管内流速(m/s)； 流体密度(kg/m3)； 离心泵的轴功率N（kW）是指泵轴所消耗的电功率，实验采用功率 表测定后，以下式进行计算。 式中：N — 离心泵轴功率（kW）； 电 — 电动机效率，近似取为0.75； 传 — 机械传动效率，近似取为0.95； N电 — 电动机的输入功率，由功率表测定。 离心泵的效率 是理论功率与轴功率的比值。即 而理论功率Nt是离心泵对水所作的有效功，即
5. 观察小球阀17、18出口胶管中排气的情况，等管路中的空气全 部排尽后，才能关闭小球阀17、18。
6.. 关闭小球阀11～14，球阀8、9，保持小球阀15、16和球阀10打 开。测量实验管a的直管阻力损失。
8. 缓慢打开闸阀7，同时读取差压计的读数，直到可测量的最大量 程（10000Pa），记录压差和流量读数。逐步关小闸阀7，测定 不同流量时的阻力损失（压差），直到最小流量时，结束实验 管a的测定。关闭闸阀7，球阀10和小球阀15、16。
流体在长度和直径一定的管道内流动时，利用U型管压差计实验测 出一定流量下流体流经该长度管段所产生的压降，即可算得 hf，利用公 式（2）可得到 ，根据流速和物性数据可按公式（5）计算出对应的雷 诺数Re，从而关联出 与Re的关系曲线。
改变实验管可得出不同粗糙度（不同材质直管）的 与Re的关系曲 线。
2. 主要设备及仪表
（1） 供水系统：循环水箱、离心泵IS50-32-125、电机 2200W；
（2） 测压系统：差压变送器、测压环、连接管路、小球阀； （3） 流量系统：涡轮流量计LWGW40、变送器； （4） 控制柜：智能数显仪、功率表SWP-W-C80、转速表、变
频器； （5） 管路系统：由不锈钢管、碳钢管构成循环体系。
2. 局部阻力系数 和当量长度le
对于由阀门或管件造成的局部阻力损失，可以用以下的公式计算： 当量长度法 （5） 局部阻力系数法 （6）
式中： hf 局部阻力损失 (J/kg)； 局部阻力系数；
le 当量长度 (m)；
图2－2 局部阻力测量原理示意图
测出一定流速时流体通过阀门或管件的压降hf，就可利用公式 （5）、（6）计算出对应的当量长度或局部阻力系数。
2. 将最大流量读数10等分，逐步关小闸阀6，每减小一次流量，重 复读取以上数据。
（kW）
三、实验流程和主要设备
1．综合流体力学实验流程
综合流体力学实验流程 1－离心泵 2－电机 3－水箱 4－涡轮流量计及变送器 5－差压变送器 6, 7－DN40闸阀 8, 9, 10－球阀 11～18－小球阀 19－DN25闸阀 20－压力表 21－真空表
22－小球阀 23－转速传感器 a － 252.5不锈钢管 b － 52.5碳钢管 c － 252.5不锈钢管
3. 打开球阀22，用清水灌泵，待水灌满后关闭球阀22。 4. 关闭闸阀6、7，打开小球阀11～18，球阀8、9、10和截止阀
19，打开水泵电源，水泵开始工作，检查转速表、电机功率表 读数。检查泵进口真空表21、出口压力表20是否有读数。如果 压力表有读数，说明水泵工作正常。打开闸阀6、7，水开始循 环。
损耗能量为直管阻力损失。在流经阀门、管件时，由于流道方向或大小 的改变，造成流体的剧烈湍动，造成的能量损失称为局部阻力损失。根 据柏努利方程，对等直径的1、2两截面间的直管阻力损失为：
图2－1 直管阻力测量原理示意图
（1） 由因次分析法得 （2）
（3） （4） 式中： hf 直管阻力损失 (J/kg)；