A. 流體流動阻力的測定
實驗名稱:流體流動阻力的測定
一、實驗目的及任務:
1. 掌握測定流體流動阻力實驗的一般方法。
2. 測定直管的摩擦阻力系數及突然擴大管的局部阻力系數。
3. 驗證湍流區內摩擦阻力系數為雷諾數和相對粗糙度的函數。
4. 將所得光滑管的方程與Blasius方程相比較。
二、實驗原理:
流體輸送的管路由直管和閥門、彎頭、流量計等部件組成。由於粘性和渦流作用,流體在輸送過程中會有機械能損失。這些能量損失包括流體流經直管時的直管阻力和流經管道部件時的局部阻力,統稱為流體流動阻力。
1. 根據機械能衡算方程,測量不可壓縮流體直管或局部的阻力
如果管道無變徑,沒有外加能量,無論水平或傾斜放置,上式可簡化為:
Δp為截面1到2之間直管段的虛擬壓強差,即單位體積流體的總勢能差,通過壓差感測器直接測量得到。
2. 流體流動阻力與流體性質、流道的幾何尺寸以及流動狀態有關,可表示為:
由量綱分析可以得到四個無量綱數群:
歐拉數,雷諾數,相對粗糙度和長徑比
從而有
取,可得摩擦系數與阻力損失之間的關系:
從而得到實驗中摩擦系數的計算式
當流體在管徑為d的圓形管中流動時,選取兩個截面,用壓差感測器測出兩個截面的靜壓差,即可求出流體的流動阻力。根據伯努利方程摩擦系數與靜壓差的關系,可以求出摩擦系數。改變流速可測得不同Re下的λ,可以求出某一相對粗糙度下的λ-Re關系。
B. 急!!!!關於化工原理流體力學的綜合實驗的問題
1. 直管阻力產生原因為流體黏性引起的內摩擦力,即流動阻力使得部分機械能轉化為流體的內能,導致機械能不守恆;而局部阻力主要是由於流道截面和流動方向的突變引起的邊界層分離和迴流漩渦造成的。
測定方法主要如下:
直管阻力:利用壓力計測定所測流體在所測水平等徑管內流動的壓差,一定要水平等徑!!
再根據 壓差=流體密度*阻力損失 就可求得直管阻力
局部阻力:一樣的方法
2. 泵的工作點確定很簡單:將離心泵的特性曲線(泵揚程-泵體積流量)和管路的特性曲線(管路所需壓頭-管路體積流量)聯立求解,交點就是泵的工作點。
3. 水平和垂直管在相同條件下所測的阻力損失是一樣的。由伯努利方程很好推算的。但是實際測量出來的數值可能有些許偏差,主要是要完全讓水平和垂直管內的流體的流速,流型和速度場完全分布一致的話,很難達到,所以造成一些偏差。但是理論上兩者的測量值是一致的。
希望可以幫到你哈。。。
(*^__^*)
C. 流體流動時產生局部阻力的原因是什麼,局部阻力損失是如何測的
您好,很高興為您解答:
彎管、流道突然擴大或縮小、閥門、三通等,當流體流過這些管道的局部區域時,流速大小和方向被迫急劇地發生改變,因而出現流體質點的撞擊,產生旋渦、二次流以及流動的分離及再附壁現象。此時由於粘性的作用,流體質點間發生劇烈的摩擦和動量交換,從而阻礙著流體的運動。這種在局部障礙物處產生的損失稱為
局部損失,其
阻力稱為局部阻力。計算要通過專業計算公式來算。
祝你生活愉快,學習進步!
如果你對這個答案有什麼疑問,請追問
如果滿意記得採納哦,謝謝~~~
D. 非圓形管內的流動阻力如何測定
當流體在管徑為d的圓形管中流動時,選取兩個截面,用壓差感測器測出兩個截面的靜壓差,即可求出流體的流動阻力。根據伯努利方程摩擦系數與靜壓差的關系,可以求出摩擦系數。改變流速可測得不同Re下的λ,可以求出某一相對粗糙度下的λ-Re關系。
流體輸送的管路由直管和閥門、彎頭、流量計等部件組成。由於粘性和渦流作用,流體在輸送過程中會有機械能損失。這些能量損失包括流體流經直管時的直管阻力和流經管道部件時的局部阻力,統稱為流體流動阻力。
流動阻力
流體流動阻力:流體在管路系統中的流動可以分為在均勻直管中的流動,產生以表面摩擦為主的沿程阻力;在各種管件象閥門、彎管、設備進出口等中的流 動,由於流道變向、截面積變化、流道分叉匯合等 產生以逆壓差或渦流為主的局部阻力。
流動邊界的物體對流動流體的作用力。它與流體流動的方向相反,由動量傳遞而產生。流動阻力是粘性流體中動量傳遞研究的基本問題之一。流動阻力的反作用力,即流體對物體的作用力,稱為曳力(drag)。
E. 管道阻力如何計算
分為局部阻力和沿程阻力。
局部阻力是由管道附件(彎頭,三通,閥等)形成的,它和局阻系數,動壓成正比。局阻系數可以根據附件種類,開度大小通過查手冊得出,動壓和流速的平方成正比。
沿程阻力是比摩阻乘以管道長度,比摩阻由管道的管徑,內壁粗糙度,流體流速確定。
具體數值計算請查閱工程手冊
參閱http://blog.combust.cn/blog/user1/10/archives/2005/2921.shtml
F. 3.流體流經管道時直管阻力和局部阻力如何計算1.流量測量儀器有多種,符合流體力學原理的流量測
摘要 流體在管路中流動時的阻力可分為摩擦阻力hf和局部阻力hj兩種。摩擦阻力是流體流經一定管徑的直管時,由於流體的內摩擦產生的阻力,又稱為沿程阻力,以hf表示。局部阻力主要是由於流體流經管路中的管件、閥門以及管道截面的突然擴大或縮小等局部部位所引起的阻力,又稱形體阻力,以hj表示。流體在管道內流動時的總阻力為Σh=hf+hj。
G. 直管阻力和局部阻力讀出來的直接是壓強差嗎
正U形壓差計用來測量層流管的阻力,他也可用倒U形壓差計測量;倒U型壓差計用來測量孔板壓差,直管阻力和局部阻力,各測壓點均與面板後兩個匯集管相連,常用化工管路主要由兩部分組成:一種是直管,另一種是彎頭、三通、閥門等管閥件。無論是直管或管閥件都對流動流體造成一定的阻力,消耗一定的機械能。直管造成的機械能損失稱為直管阻力損失(也稱沿程阻力損失);管閥件造成的機械能損失稱為局部阻力損失。對阻力損失這種劃分是因為兩種阻力損失起因於不同的外部條件,也便於工程計算及研究,但這並不意味著兩者有質的不同。這兩種阻力損失的本質都是流動流體存在黏性和內摩擦力。
不能將水平管改為垂直或者傾斜放置,否則會影響流阻數據的真實性。如果豎直或傾斜放置時,實際測量的壓差與直管阻力水平壓差損失不同。
對於層流流動,可以嚴格地從理論推導出來。
對於紊流流動,工程上通過以下兩種途徑確定:一種是以紊流的半經驗理論為基礎,結合實驗結果,整理成阻力系數的半經驗公式;另一種是直接根據實驗結果,綜合成阻力系數的經驗公式。前者具有更為普遍的意義。
(7)直管局部分別採用什麼方法測阻力擴展閱讀:
根據流體的速度、流束的定型尺寸以及工作狀態下的流體粘度確定雷諾系數,判斷流動狀態(層流、紊流),再根據不同個的公式計算阻力。u為原來的4倍,由上式,流動阻力變為原來的16倍; 完全湍流區,即處於阻力平方區,則管路阻力只與流速有關,V不變,d減小一倍,則u變為原來的4倍,阻力與流速的平方成正比。
流動阻力的測定時,測量值與測壓孔的大小無關,與測壓管的粗細和長短無關,壓力傳播到感測器的感應面是壓力波的形式,感受的是壓強因此跟測壓孔的大小和測壓管的粗細無關,水中聲波的速度為1440ms,因此一般幾米的測壓管測量值的延遲是可以忽略的,如果關心摩擦阻力的話。
管阻力又稱為沿程阻力,是流體沿直管流動時因內摩擦而產生的能量損失。流體在管路中流動的阻力分為直管阻力和局部阻力。
流體在直管中流動時,因流體與管壁之間以及各層流體之間的內摩擦力而產生的阻力 ,稱為直管阻力或沿程阻力
H. 風管阻力軟體中局部阻力系數怎麼確定
風管內空氣流動的阻力有兩種,一種是由於空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產生的沿程能量損失,稱為摩擦阻力或沿程阻力;另一種是空氣流經風管中的管件及設備時,由於流速的大小和方向變化以及產生渦流造成比較集中的能量損失,稱為局部阻力。
一、 摩擦阻力
根據流體力學原理,空氣在橫斷面形狀不變的管道內流動時的摩擦阻力按下式計算:
ΔPm=λν2ρl/8Rs
對於圓形風管,摩擦阻力計算公式可改寫為:
ΔPm=λν2ρl/2D
圓形風管單位長度的摩擦阻力(比摩阻)為:
Rs=λν2ρ/2D
以上各式中
λ――――摩擦阻力系數
ν――――風管內空氣的平均流速,m/s;
ρ――――空氣的密度,Kg/m3;
l ――――風管長度,m
Rs――――風管的水力半徑,m;
Rs=f/P f――――管道中充滿流體部分的橫斷面積,m2;
P――――濕周,在通風、空調系統中既為風管的周長,m;
D――――圓形風管直徑,m。
矩形風管的摩擦阻力計算
我們日常用的風阻線圖是根據圓形風管得出的,為利用該圖進行矩形風管計算,需先把矩形風管斷面尺寸折算成相當的圓形風管直徑,即折算成當量直徑。再由此求得矩形風管的單位長度摩擦阻力。當量直徑有流速當量直徑和流量當量直徑兩種;
流速當量直徑:Dv=2ab/(a+b)
流量當量直徑:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25
在利用風阻線圖計算是,應注意其對應關系:採用流速當量直徑時,必須用矩形 中的空氣流速去查出阻力;採用流量當量直徑時,必須用矩形風管中的空氣流量去查出阻力。
二、 局部阻力
當空氣流動斷面變化的管件(如各種變徑管、風管進出口、閥門)、流向變化的管件(彎頭)流量變化的管件(如三通、四通、風管的側面送、排風口)都會產生局部阻力。
局部阻力按下式計算:
Z=ξν2ρ/2
ξ――――局部阻力系數。 局部阻力在通風、空調系統中佔有較大的比例,在設計時應加以注意,為了減小局部阻力,通常採用以下措施:
1. 彎頭 布置管道時,應盡量取直線,減少彎頭。圓形風管彎頭的曲率半徑一般應大於(1~2)倍管徑;矩形風管彎頭斷面的長寬比愈大,阻力愈小;矩形直角彎頭,應在其中設導流片。
2. 三通 三通內流速不同的兩股氣流匯合時的碰撞,以及氣流速度改變時形成的渦流是造成局部 阻力的原因。為了減小三通的局部阻力,應注意支管和干管的連接,減小其夾角;還應盡量使支管和干管內的流速保持相等。
在管道設計時應注意以下幾點:
1. 漸擴管和漸縮管中心角最好是在8~15o。
2. 三通的直管阻力與支管阻力要分別計算。
3. 盡量降低出風口的流速。
以下為常見管段的比摩阻 規 格(mm*mm) 流速(m/s) 當量直徑(流速) (mm) 比摩阻 (Pa/m)
1600*400 15 640 3.4
1400*300 13 495 4.5
1200*300 12 480 4.8
1000*300 10 460 2.5
800*300 9 436 2
600*300 8 400 1.8
500*300 6 375 1.2
400*300 5 342 0.8
300*300 4 200 1.3
600*250 6 350 1.3
400*250 4 307 0.6
常見彎頭的局部阻力:
分流三通:9~24 Pa
矩形送出三通:6~16Pa
漸縮管:6~12Pa
乙字彎:50~198Pa
例:有一表面光滑的磚砌風管(粗糙度K=3mm),斷面尺寸為500*400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h),求單位長度摩擦阻力。
解:矩形風管內空氣流速:v=1/(0.5*0.4)=5m/s
矩形風管的流速當量直徑:Dv=2ab/(a+b)=2*500*400/(500+400)=444mm
根據v=5m/s、Dv=444mm由附錄6(通風管單位長度摩擦阻力線算圖)查得Rmo=0.62Pa/m
粗糙度修正系數 Kr=(Kv)^0.25=(3*5)^0.25=1.96
則該風管單位長度摩擦阻力 Rm=1.96*0.62=1.22Pa/m
問:靜水壓和動水壓的定義具體是什麼?它們是如何量化計算的(特別是動水壓)?
答:靜水壓是指管道內水處於靜止狀態時的壓力,而動壓力是指某處水流在外泄時該處的壓力。動壓力=靜壓力-該處的總水頭損失。
問:技術措施里說對於比例式減壓閥,其閥後的動水壓宜按靜水壓的80%~90%計,那動水壓豈不是很大?
答:在伯努力方程里邊,某一位置,相對於某一基準的z稱為位置壓頭, u2/2g是動壓頭,p/2g是靜壓頭。全壓=動壓+靜壓。計算按公式算,動水壓增大是因為靜水壓的轉化,正常。水頭損失是通過這個位置的壓力損失/能量損失,也可以計算,他表示的是通過前後位置(斷面)的損失,應該等於兩個位置(斷面)的位置壓頭+動壓頭+靜壓頭之差值。當然,位置壓頭,動壓頭,靜壓頭一可以實測。 總壓=動壓頭+靜壓頭+位置壓頭。
——法布瑞克技術
I. 直管阻力產生的原因是什麼如何測定及計算
原因是因為管壁的不光滑。
計算比較復雜:根據流體的速度、流束的定型尺寸以及工作狀態下的流體粘度確定雷諾系數,判斷流動狀態(層流、紊流),再根據不同個的公式計算阻力。
測量比較簡單:同直徑的管道,用壓力表測量管道內不同位置的靜壓力即可。