流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这 段管路所产生的压降，即可算得 hf 。两截面压差由差压传感器测得； 流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速 u 。在已知管径 d 和平均流速 u 的情况下，测定流体温度，确定流体 的密度 和黏度 ，则可求出雷诺数 Re ，从而关联出流体流过水平直 管的摩擦系数 与雷诺数 Re 的关系曲线图。
Nt N
而理论功率N t是离心泵对流体所做的 有效功率，即
Nt
qHρg
qHρ 9.81 1000
qHρ 102
三、实验流程图
转子球阀 1 流量球阀 2 计 球阀 3 闸阀 2 闸阀 1
水箱
真空压力表 离心泵
压力表
流体力学实验流程示意 图 四、实验操作步骤
1、求 λ 与 Re 的关系曲线
1) 根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表 的使用方法。
2) 打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，检查无误后按下 水泵开关。
3) 打开球阀 1，调节流量调节闸阀 2 使管内流量约为 m3 / h ，逐步减 小流量，每次约减少 m3 / h ，待数据稳定后，记录流量及压差读数， 待流量减小到约为 4 m3 / h 后停止实验。
4) 打开球阀 2，关闭球阀 1，重复步骤（3）。 5) 打开球阀 2 和最上层钢管的阀，调节转子流量计，使流量为 40 L / h ，
逐步减小流量，每次约减少 4 L / h ，待数据稳定后，记录流量及压 差读数，待流量减小到约为 4 L / h 时停止实验。完成直管阻力损失 测定。
2、求离心泵的特性曲线 1) 根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表
的使用方法。 2) 打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，先关闭出口阀门，
化工原理实验报告
流体力学综合实验
姓名： 学号： 班级号： 实验日期：实验成绩：
流体力学综合实验
一、 实验目的： 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出 与 Re 的关系曲
线。
1
2
1
2. 观察水在管道内的流动类型。
3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
二、实验原理
1、求 与 Re 的关系曲线
2、求离心泵的特性曲线
离心泵的特性，可用该 泵在一定转速下，扬程 与流量H f1(q)、轴功率与流量 N f2(q)和 效率与流量 f3(q)三种曲线来表示。若将 H、N和对Q间的关系分别标绘在同 一直角坐标系 所得的三条曲线，即为 离心泵的特性曲线。
泵的特性曲线是确定泵 的适宜操作条件和选用 离心泵的重要依据。
检查无误后按下水泵开关。 3) 打开球阀 2，调节流量调节阀 1 使管内流量，先开至最大，再逐
步减小流量，每次约减少 1 m3 / h ，待数据稳定后，记录流量及压 差读数，待流量减小到约为 4 m3 / h 后停止实验，记录 9-10 组数据。 4) 改变频率为 35Hz，重复操作（3），可以测定不同频率下离心泵的 特性曲线。
（1）流量qv(m 3 / h）的测定：通常用泵出 口阀调节离心泵输送的 流量，并由涡轮流量计 测定，
本实验采用涡轮流量计 后面的调节阀来调节流 量。
（2）扬程H(mH 2O )的测定：扬程是指泵每 输送1kg重量流体所提供的外加 能量。若泵输送的介 质是水，则在水箱液面 和离心泵出口压力表之 间根据量守恒定律可 确定水经离心泵所增加
u22 2
gz2 hf
因 u1=u2，z1=z2，故流体在等直径管的 1、2 两截面间的阻力损失为
P hf
流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求
得，其表达式为
hf
l d
u2 2
由上面两式得：
2 图 1 流体在 1、2 截面间稳定
流动
P
d l
2 u2
Re du
而
由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。 由因此分析法整理可形象地表示为
增加的能量为
H
p真 - p表 g
u
2 2
-
u12
2g
0.2
Hf
式中： H f 0，p 表，p真 — —离心泵出口表压、进 口真空度， Pa；
u 2 — —离心泵出口管内流速 ，m / s； H — —离心泵扬程， mH 2O； — —流体密度， kg / m 3。
(3)离心泵的轴功率 N(kW )的测定：泵轴功率是指 泵轴所消耗的电功率， 也是电
五、实验数据记录
1、设备参数：
层流钢管管长： L1 2.0m;管内径：d1 6mm ；
湍流铜管管长： L2 1.2m;管内径：d 2 31mm ；
湍流钢管管长： L3 1.2m;管内径：d 3 31mm; 离心泵进口管径： D 50mm；出口管径： d 40mm； 孔板孔径： do 12mm . 离心泵Z 0.2m； N N 电 传 (传 0.95)； 管内径： d1 31mm .
动机传给泵轴的功率。 本实验采用功率表测定 电机输入功率后，用下 式来计算轴
功率。
N N电 传
式中：N — —离心泵轴功率， kW；
传 — —机械传动效率，近似 值取为0.95；
N电 — —电动机的输入功率， 由功率表测定。
(4)离心泵效率η的 测定：泵的效率是指理 论功率与轴功率的比值 ，即
η
流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存 在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损 失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动（如图 1 所示）时 的阻力损失可根据伯努利方程求得。
以管中心线为基准面，在 1、2 截面间列伯努利方程:
P1
u12 2
gz1
p2
的能量(mH 2O )，此能量称为扬程 H。 以水平地面为基准，离 心泵进口真空泵为 1 — 1截面和离心泵出口压力 表处为2 — 2截面，在
此两截面间列出伯努利 方程式：
p1
g
u
2 1
2g
Z1 H
p2 g
u
2 2
2g
Z2
Hf
因p1 p 大气压 - p真，p 2 p 大气压 p 表，Z2 - Z1 0.2，所以水经离心泵所
f (Re, ) d
式中： hf -----------直管阻力损失，J/kg；
------------摩擦阻力系数；
l.d ----------直管长度和管内径，m； P ---------流体流经直管的压降，Pa； -----------流体的密度，kg/m3； -----------流体黏度，； u -----------流体在管内的流速，m/s；