流体流动阻力实验台，流体流动阻力实验装置
2024-08-03 13:29
流体流动阻力实验是流体力学中的一个重要实验，旨在研究流体在流动过程中受到的阻力及其影响因素。以下是对流体流动阻力实验的详细解析：
一、实验目的
掌握测定流体流动阻力的方法：通过实验了解流体在管道内流动时阻力的产生原因和测量方法。
研究流体流动阻力的影响因素：探讨流体性质（如粘性）、流动形态（层流或湍流）、管道几何尺寸（如直径、长度）、管壁粗糙度等因素对流动阻力的影响。
验证理论公式：通过实验数据验证流体流动阻力的理论公式，如范宁公式和阻力系数法等。
二、实验原理
流体在管道内流动时，由于流体本身具有粘性以及受到管道壁面的摩擦作用，会产生流动阻力。这种阻力的大小与流体的性质、流动形态、管道几何尺寸以及管壁粗糙度等因素有关。流动阻力可以分为直管阻力（沿程阻力）和局部阻力两类。直管阻力是由于流体在直管中流动时与管壁之间的摩擦作用产生的；局部阻力则是由于流体流经管道中的阀门、管件（如弯头、三通等）以及突然扩大、突然缩小等局部障碍时产生的。
三、实验装置
流体流动阻力实验装置通常包括流体输送系统（如水泵）、管道系统（包括直管和管件）、测压系统（如压差计）、流量测量系统（如流量计）以及温度测量系统等部分。具体装置可能因实验要求而有所不同，但基本原理和操作方法相似。
四、实验步骤
实验准备：熟悉实验装置和流程，检查各部件是否完好，确保测量仪表的准确性和灵敏度。
排气操作：打开排气阀排除管道和测压系统中的空气，确保流体流动的连续性和稳定性。
流量调节：通过调节阀门控制流体流量，使其逐渐增大或减小，以便观察不同流量下流体流动阻力的变化。
数据测量：使用压差计测量流体在管道中的压降（即流动阻力），同时使用流量计测量流量。根据需要还可以测量流体的温度和密度等参数。
数据处理：根据实验数据计算流体流动阻力的相关参数（如摩擦因数、雷诺数等），并绘制相应的曲线图或表格进行分析。
五、实验结果与分析
流动阻力的变化规律：通过实验可以发现，随着流体流量的增大，流动阻力也逐渐增大。在层流区域内，流动阻力与流量的关系近似为线性关系；而在湍流区域内，流动阻力与流量的关系则更为复杂。
影响因素的分析：通过实验可以分析不同因素对流动阻力的影响程度。例如，管壁粗糙度对流动阻力的影响在湍流区域内更为显著；而流体粘性和管道直径等因素则对流动阻力的影响在整个流动区域内都存在。
理论公式的验证：通过实验数据可以验证流体流动阻力的理论公式是否准确可靠。如果实验数据与理论公式计算结果相符或误差在可接受范围内，则可以认为该理论公式是有效的。
六、注意事项
确保实验安全：在进行流体流动阻力实验时，应严格遵守实验室安全规定，确保实验人员和设备的安全。
精确测量数据：在测量数据时应注意精确度和准确性，避免误差对实验结果的影响。
合理控制变量：在进行实验时应合理控制变量，确保实验结果的可靠性和可比性。
一、实验目的
掌握测定流体流动阻力的方法：通过实验了解流体在管道内流动时阻力的产生原因和测量方法。
研究流体流动阻力的影响因素：探讨流体性质（如粘性）、流动形态（层流或湍流）、管道几何尺寸（如直径、长度）、管壁粗糙度等因素对流动阻力的影响。
验证理论公式：通过实验数据验证流体流动阻力的理论公式，如范宁公式和阻力系数法等。
二、实验原理
流体在管道内流动时，由于流体本身具有粘性以及受到管道壁面的摩擦作用，会产生流动阻力。这种阻力的大小与流体的性质、流动形态、管道几何尺寸以及管壁粗糙度等因素有关。流动阻力可以分为直管阻力（沿程阻力）和局部阻力两类。直管阻力是由于流体在直管中流动时与管壁之间的摩擦作用产生的；局部阻力则是由于流体流经管道中的阀门、管件（如弯头、三通等）以及突然扩大、突然缩小等局部障碍时产生的。
三、实验装置
流体流动阻力实验装置通常包括流体输送系统（如水泵）、管道系统（包括直管和管件）、测压系统（如压差计）、流量测量系统（如流量计）以及温度测量系统等部分。具体装置可能因实验要求而有所不同，但基本原理和操作方法相似。
四、实验步骤
实验准备：熟悉实验装置和流程，检查各部件是否完好，确保测量仪表的准确性和灵敏度。
排气操作：打开排气阀排除管道和测压系统中的空气，确保流体流动的连续性和稳定性。
流量调节：通过调节阀门控制流体流量，使其逐渐增大或减小，以便观察不同流量下流体流动阻力的变化。
数据测量：使用压差计测量流体在管道中的压降（即流动阻力），同时使用流量计测量流量。根据需要还可以测量流体的温度和密度等参数。
数据处理：根据实验数据计算流体流动阻力的相关参数（如摩擦因数、雷诺数等），并绘制相应的曲线图或表格进行分析。
五、实验结果与分析
流动阻力的变化规律：通过实验可以发现，随着流体流量的增大，流动阻力也逐渐增大。在层流区域内，流动阻力与流量的关系近似为线性关系；而在湍流区域内，流动阻力与流量的关系则更为复杂。
影响因素的分析：通过实验可以分析不同因素对流动阻力的影响程度。例如，管壁粗糙度对流动阻力的影响在湍流区域内更为显著；而流体粘性和管道直径等因素则对流动阻力的影响在整个流动区域内都存在。
理论公式的验证：通过实验数据可以验证流体流动阻力的理论公式是否准确可靠。如果实验数据与理论公式计算结果相符或误差在可接受范围内，则可以认为该理论公式是有效的。
六、注意事项
确保实验安全：在进行流体流动阻力实验时，应严格遵守实验室安全规定，确保实验人员和设备的安全。
精确测量数据：在测量数据时应注意精确度和准确性，避免误差对实验结果的影响。
合理控制变量：在进行实验时应合理控制变量，确保实验结果的可靠性和可比性。
YUY-HY110流体流动阻力实验装置
| 技术指标 | 说 明 | |||
| 装置功能 |
1、学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数λ的测定方法。 2、掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。验证在层流、过渡流、湍流区内λ与Re的关系曲线。 3、测定湍流状态下流体流经阀门时的局部阻力系数。 4、学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。 5、学习合理选择坐标系的方法。 |
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| 设计参数 |
流体阻力： 光滑管：雷诺数：500~30000，液体流量：10~1000L/h，压差范围：10~100KPa。常温、常压操作。 粗糙管：雷诺数：500~30000，液体流量：10~1000L/h，压差范围：20~150KPa。常温、常压操作。 阀门局部阻力：雷诺数：2000~15000，液体流量：100~1000L/h，压差范围：10~200KPa。常温、常压操作。 |
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| 公用设施 |
水：装置自带304不锈钢水箱，连接自来水。实验时经离心泵进入测试管路，循环使用。 电：电压AC220V，功率1.0KW，标准单相三线制。每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。 实验物料：清洁自来水，外配设备：无。 |
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| 主要设备 |
304不锈钢光滑管：管径内径d—10mm，管长L—1500mm。 304不锈钢粗糙管：管径内径d—12mm，管长L—1500mm，内装不锈钢螺旋丝。 304不锈钢局部管：管径内径d—20mm，管长L—1500mm，上有不锈钢阀门一个。 LZB-25水转子流量计：流量范围100～1000L/h。 LZB-10水转子流量计：流量范围10～100L/h。 倒U型压差计，0--600mmH2O。 压差传感器：量程0～200KPa，4-20mA远传输出，压差检测机构。 宇电AI501温度数字显示仪。 宇电AI501压差数字显示仪。 不锈钢离心泵：功率550W，最大流量5.2m3/h。 水箱：304不锈钢材质，容积80L,带贮水排空底阀，管路循环回水与泵吸入口间隔板设计。 管路：304卫生级不锈钢材质，采用不锈钢快装活接与管路连接；管道活接连接涡轮流量计。 阀门：采用304不锈钢阀和优质铜阀。 电器：接触器、开关、漏电保护空气开关。 304不锈钢仪表柜：测控、电器设备在实验架上。 304不锈钢材质框架2200*550*1800mm(长×宽×高)，带脚轮及禁锢脚。 |
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测控组成 |
变量 | 检测机构 | 显示机构 | 执行机构 |
| 水流量 | 转子流量计 | 就地显示 | 手动阀控 | |
| 压差 | 压差传感器 | 数字压力仪表 | 无 | |
| 液体温度 | PT100铂电阻 | 数字温度仪表 | 无 | |
