【正文】 空表 3壓力表 4變頻器 5功率表 6流量調(diào)節(jié)閥 7實驗管路 8溫度計 9渦輪流量計 10實驗水箱 11放水閥 12頻率計1 實驗裝置與流程（1） 實驗裝置流程圖（見圖32）（2） 流程簡介如圖32所示，水泵1將水槽10內(nèi)的水輸送到實驗系統(tǒng)，用流量調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)流量，流體經(jīng)渦輪流量計9計量后，流回儲水槽。（1） 流量Ｑ的測定通過離心泵的流量采用渦流流量計測量，本實驗系統(tǒng)中流量計讀數(shù)與實際流量間的關(guān)系式為： （1）式中： — 流量， — 渦輪轉(zhuǎn)數(shù)， — 流量計校正系數(shù)，（2） 揚程H的測定在泵的吸入口和排出口之間列柏努利方程： （2） （3）上式中是泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動阻力，與柏努利方程式中其它項比較，值很小，可以忽略，上式變?yōu)椋? （4）式中： — 離心泵的揚程， — 出口、入口處壓強， — 出口、入口處流速， — 出口、入口測壓點高度， — 流體密度， — 重力加速度，將測得的和的值以及計算所得的代入上式即可求得H的數(shù)值。離心泵的特性曲線能清楚的反映離心泵的操作性能，是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主要依據(jù)。②了解離心泵的構(gòu)造、安裝、使用與操作。 4．對實驗結(jié)果進行分析討論。 2．根據(jù)光滑管實驗結(jié)果，對照柏拉修斯方程，計算其誤差。7．實驗結(jié)束：關(guān)閉出口閥，關(guān)閉水泵和儀表電源，清理裝置。每次改變流量，待流動達到穩(wěn)定后，記下對應(yīng)的壓差值；自控狀態(tài)，流量控制界面設(shè)定流量值或設(shè)定變頻器輸出值，待流量穩(wěn)定記錄相關(guān)數(shù)據(jù)即可。4．引壓：打開對應(yīng)實驗管路的手閥,然后在計算機監(jiān)控界面點擊該對應(yīng),則差壓變送器檢測該管路壓差。2. 實驗管路選擇：選擇實驗管路，把對應(yīng)的進口閥打開，并在出口閥最大開度下，保持全流量流動5－10min。 由于管材的材質(zhì)會有不同，因而管內(nèi)徑也會有差別，我們會給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以供實驗分析用，表1的數(shù)據(jù)只是參考。水的流量使用渦輪流量計測量，管路和管件的阻力采用差壓變送器將差壓信號傳遞給無紙記錄儀。管路部分有三段并聯(lián)的長直管，分別為用于測定局部阻力系數(shù)，光滑管直管阻力系數(shù)和粗糙管直管阻力系數(shù)。根據(jù)連接管件或閥門兩端管徑中小管的直徑d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量V、液柱壓差計的讀數(shù)R，通過式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或閥門的局部阻力系數(shù)x。 待測的管件和閥門由現(xiàn)場指定。即： (9)故 (10) 式中：x —局部阻力系數(shù)，無因次； －局部阻力壓強降，Pa；（本裝置中，所測得的壓降應(yīng)扣除兩測壓口間直管段的壓降，直管段的壓降由直管阻力實驗結(jié)果求取。 (1) 當量長度法 流體流過某管件或閥門時造成的機械能損失看作與某一長度為的同直徑的管道所產(chǎn)生的機械能損失相當，此折合的管道長度稱為當量長度，用符號表示。根據(jù)實驗裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)l、d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量V、液柱壓差計的讀數(shù)R，通過式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re和λ，再將Re和λ標繪在雙對數(shù)坐標圖上。（1）當采用倒置U型管液柱壓差計時 (6)式中：R－水柱高度，m。例如本裝置采用渦輪流量計測流量，V，m3/h。由式（2）可知，欲測定λ，需確定l、d，測定、u、ρ、μ等參數(shù)。s)。 1．直管阻力摩擦系數(shù)λ的測定 流體在水平等徑直管中穩(wěn)定流動時，阻力損失為： （1）即， （2）式中： λ —直管阻力摩擦系數(shù)，無因次； d —直管內(nèi)徑，m；—流體流經(jīng)l米直管的壓力降，Pa； —單位質(zhì)量流體流經(jīng)l米直管的機械能損失，J/kg； ρ —流體密度，kg/m3； l —直管長度，m； u —流體在管內(nèi)流動的平均流速，m/s。流體流經(jīng)直管時所造成機械能損失稱為直管阻力損失。5．識辨組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。 3．測定流體流經(jīng)管件、閥門時的局部阻力系數(shù)x。北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）化工原理實驗講義北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院化學(xué)工程與控制系化工原理實驗室編 42 流體流動阻力的測定1 實驗?zāi)康?．掌握測定流體流經(jīng)直管、管件和閥門時阻力損失的一般實驗方法。 2．測定直管摩擦系數(shù)λ與雷諾準數(shù)Re的關(guān)系，驗證在一般湍流區(qū)內(nèi)λ與Re的關(guān)系曲線。 4．學(xué)會倒U形壓差計和渦輪流量計的使用方法。2 基本原理 流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統(tǒng)時，由于粘性剪應(yīng)力和渦流應(yīng)力的存在，要損失一定的機械能。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小改變所引起的機械能損失稱為局部阻力損失。滯流(層流)時， （3） （4）式中：Re —雷諾準數(shù)，無因次； μ —流體粘度，kg/(m湍流時λ是雷諾準數(shù)Re和相對粗糙度（ε/d）的函數(shù)，須由實驗確定。 l、d為裝置參數(shù)（裝置參數(shù)表格中給出）， ρ、μ通過測定流體溫度，再查有關(guān)手冊而得， u通過測定流體流量，再由管徑計算得到。 (5)可用U型管、倒置U型管、測壓直管等液柱壓差計測定，或采用差壓變送器和二次儀表顯示。 （2）當采用U型管液柱壓差計時 (7)式中：R－液柱高度，m；－指示液密度，kg/m3。2．局部阻力系數(shù)x 的測定 局部阻力損失通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力系數(shù)法。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合并在一起計算，則流體在管路中流動時的總機械能損失 為： (8) (2) 阻力系數(shù)法 流體通過某一管件或閥門時的機械能損失表示為流體在小管徑內(nèi)流動時平均動能的某一倍數(shù)，局部阻力的這種計算方法，稱為阻力系數(shù)法。） ρ —流體密度，kg/m3； g —重力加速度，；u —流體在小截面管中的平均流速，m／s。本實驗采用阻力系數(shù)法表示管件或閥門的局部阻力損失。3 實驗裝置與流程 1． 實驗裝置實驗裝置如圖1所示： 1－水箱； 2－管道泵；3－渦輪流量計；4－進口閥；5－均壓閥；6－閘閥；7－引壓閥；8－壓力變送器；9－出口閥；10－排水閥；11－電氣控制箱圖1 實驗裝置流程示意圖實驗對象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質(zhì)的水管，各種閥門、管件，渦輪流量計和倒U型壓差計等所組成的。測定局部阻力部分使用不銹鋼管，其上裝有待測管件(閘閥)；光滑管直管阻力的測定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測定對象為管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。3．裝置參數(shù)裝置參數(shù)如表1所示。表1裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測量段長度（cm）管路號管內(nèi)徑局部阻力閘閥1A95光滑管不銹鋼管1B100粗糙管鍍鋅鐵管1C1004 實驗步驟1．泵啟動：首先對水箱進行灌水，然后關(guān)閉出口閥，打開總電源和儀表開關(guān)，啟動水泵，待電機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后，把出口閥緩緩開到最大。3. 排氣：在計算機監(jiān)控界面點擊”引壓室排氣”按鈕,則差壓變送器實現(xiàn)排氣。5．流量調(diào)節(jié)：手控狀態(tài),變頻器輸出選擇100,然后開啟管路出口閥，調(diào)節(jié)流量，讓流量從1到4m3/h范圍內(nèi)變化。6．計算：裝置確定時，根據(jù)和u的實驗測定值，可計算λ和ξ，在等溫條件下，雷諾數(shù)Re=duρ/μ=Au，其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)管路流量，即可得到一系列λ～Re的實驗點，從而繪出λ～Re曲線。5 實驗數(shù)據(jù)處理根據(jù)上述實驗測得的數(shù)據(jù)填寫到下表：實驗日期： 實驗人員： 學(xué)號： 溫度： 裝置號： 直管基本參數(shù)： 光滑管徑 粗糙管徑 局部阻力管徑 序號流量（m3/h）光滑管壓差（KPa）粗糙管壓差（KPa）局部阻力壓差（KPa）6 實驗報告 1．根據(jù)粗糙管實驗結(jié)果，在雙對數(shù)坐標紙上標繪出λ～Re曲線，對照化工原理教材上有關(guān)曲線圖，即可估算出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。 3．根據(jù)局部阻力實驗結(jié)果，求出閘閥全開時的平均ξ值。 7 思考題 1．在對裝置做排氣工作時，是否一定要關(guān)閉流程尾部的出口閥?為什么? 2．如何檢測管路中的空氣已經(jīng)被排