西南民族大学学生实验报告课程名称：化工原理实验教师：实验室名称：BS-305教学单位：化环学院专业：中药学班级：1101班姓名：学号：实验日期：10.31实验成绩：批阅教师：日期：一.实验名称：实验一流体流动阻力的测定二.实验目的：① 握测定流体流动阻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识别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
三.基本原理：1.直管摩擦阻力系数λ测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：22fp l uhdλρ∆==⨯即，22lupdρλ∆=式中fh——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；λ——摩擦阻力系数。
滞流（层流）时，64Reλ=湍流时，雷诺数duReρμ=Aqu v=2.局部阻力系数ξ的测定：22fuhξ=，即22upρξ'∆=四.实验装置与流程：1、装置组成部分本实验装置如图1；装置相关参数在化工原理实验指导书上p21的表2-1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2-1中管内径只能做参考。
图1：流体阻力实验装置图1—水箱；2—离心泵；3—压力表；4—孔板流量计；5—上水阀；6—高位水槽7—曾流光流量调节阀；8—阀门管线开关阀；9—球阀；10—截止阀；11—光滑管开关阀12—粗糙管开关阀；13—突然扩大管开关阀；14—流量调节阀2、开车前准备3、流体流动阻力实验步骤①启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点一一对应。
②系统要排净气体使液体连续流动。
设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察U形压差计的两液面是否水平。
③读取数据时，应注意稳定后再读数。
测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取7组数据。
本次实验层流管不做测定。
④测完一根管数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条管路，否则全部数据无效。
同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。
4、停车操作五、实验数据处理1、原始数据记录表如下：根据金属温度计读出来的温度，然后通过查表找出对应水的密度以及粘度并且填入下表：数据记录与处理表光滑管水流量/ m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0 水温/℃15.5 15.8 16.0 16.2 16.5 16.7 17.0 密度ρ（kg/m3 999.0 998.9 998.9 998.9 998.8 998.8 998.7 粘度μ（310-⨯Pa·s）1.1258 1.1111 1.1111 1.1111 1.0970 1.0970 1.0828管内径：20.0 mm粗糙管水流量/m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0 水温/℃12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.2 14.8 密度ρ（kg/m3999.5 999.4 999.3 999.2 999.2 999.2 999.1粘度μ（310-⨯Pa·s） 1.2363 1.2195 1.2028 1.1869 1.1709 1.1700 1.1404管内径：21.0 mm局部阻力水流量/ m3.h-11.0 1.2 1.5 1.72.0 2.53.0水温/℃17.8 18 18.1 18.2 18.2 18.2 18.2 密度ρ（kg/m3998.6粘度μ（310-⨯Pa·s）1.0559管内径：20.0 mm计算压力降：gR p ρ=∆表3 直管和局部阻力压降序号 流量（m3/h ） 粗糙管压降（Kpa ） 光滑管压降（Kpa ） 局部阻力压降（Kpa ）1 1.0 0.804 0.441 0.0692 1.2 0.971 0.617 0.1183 1.5 1.510 0.892 0.1384 1.7 1.911 1.078 0.275 5 2.0 2.166 1.391 0.383 6 2.5 3.862 2.156 0.765 73.0 5.724 3.057 0.6482、湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数λ的计算 以粗糙管第一组数据为例计算如下： 流量： 13413.m 1078.2.m 0.1---⨯==s h q v流速： 123m.802.0021.014.31078.24--=⨯⨯⨯==s A q u v 12m.802.0021.014.39001000-=⨯⨯==s A q u v 雷诺数： 3310623.13102363.15.999802.0021.0Re⨯=⨯⨯⨯==-u dup 大于4000 为湍流 由22l d p d ρλ∆=⨯可得：摩擦阻力系数： 535.0802.015.9998200021.02222=⨯⨯⨯⨯=∆=lu p d ρλ光滑管湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数λ的计算类似于粗糙管。
2.局部阻力管系数计算由机械能守恒：22f u ph ξρ∆== 22)p (22up u p ρρξ光滑局部∆-∆='∆=⇒ 以光滑管和局部阻力管的第一组数据为例： 13413.m 1078.2.m 0.1---⨯==s h q v123m .885.002.014.31078.24--=⨯⨯⨯==s A q u v 79.1885.06.9981000)5.42.5(2p (22222=⨯⨯-=∆-∆='∆=u p u p ρρξ光滑局部数据处理结果如下：粗糙 管流量q v / m 3.s -1 2.78×10-4 3.33×10-44.17×10-4 4.72×10-45.56×10-46.94×10-4 8.333×10-4流速u m.s -10.802 0.963 1.204 1.364 1.605 2.001 2.407 雷诺数Re 136231657120999 24115 28759 35976 44288 阻力系数λ0.525 0.4400.438 0.432 0.353 0.405 0.415光 滑 管流量q v / m 3.h -1 2.78×10-4 3.33×10-444.17×10-4 4.72×10-45.56×10-46.94×10-4 8.333×10-4流速u m.s -10.885 1.062 1.327 1.504 1.769 2.212 2.654 雷诺数Re 14297 17391 22040 25314 30185 37760 46483 阻力系数λ0.0230.0220.020 0.019 0.018 0.018 0.017 局部阻力流量q v / m 3.s -1 2.78×10-43.33×10-44.17×10-4 4.72×10-45.56×10-46.94×10-4 8.333×10- 流速u m.s -10.885 1.062 1.327 1.504 1.769 2.212 2.654 雷诺数Re 14304 17399 22049 25321 30197 37775 46502 阻力系数ξ0.180.210.160.240.240.310.443、根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ-Re 曲线：图 1 粗糙管双对数λ-Re 关系曲线由图可知，粗糙管随着雷诺数Re 增大先减小后增加，变化幅度比较大，这可能是由于系统误差，或者人为操作所造成的误差，读取数据时的随意性也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。
3、根据光滑实验结果，雷诺数Re 介于53101103⨯-⨯之间，所以可用波拉修斯方程，计算其误差：25.0Re 3164.0='λ0.0289142973164.01Re 3164.00.2525.01==='⇒λ -0.00590289.0023.0=-=⇒误差 阻力系数λ' 0.0289 0.02760.02600.02510.02400.02270.0215阻力系数λ0.023 0.022 0.020.0190.0180.0180.017误差 -0.0059 0.0056 -0.006 -0.0061 -0.006 -0.0047 -0.0045从表中可看出，均为负误差，误差比较小。
4、根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值25.0778.1771_===∑=ii ζζ六.问题讨论1. 在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？答：排气是为了保证流体的连续流动。
先打开出口阀排除管路中的气体，然后关闭出口阀，打开U 形压差计下端的排气阀。
2. 在不同设备、不同温度下测定的λ-Re 数据能否关联在一条曲线上？答：只要相对粗糙度相同，λ-Re 数据就能关联到一条曲线上。
3. 如果要增加雷诺数的范围 ，可采取哪些措施？答：雷诺数du Re ρμ=故可增大管径、增大流速等方法使雷诺数增大。
七.实验心得此实验虽然操作不难，但数据处理却相当的麻烦，本以为完全用电脑计算可以简便些，但还是很容易弄混淆，足足花了六个七小时才把实验报告完成，但这锻炼了我们处理数据的能力，为今后的学习与实践奠定了一定的基础。
阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44平均值0.25阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44平均值 0.25阻力系数ξ 0.180.210.160.240.240.310.44平均值0.25。