流

體流動阻力的測定實驗；

實驗內容；（1）測定流體在特定材質和d的直管中流動時的阻力；（2）測定流體透過閥門或90°肘管時

的區域性阻力系；5.2實驗目的；（1）瞭解測定流體流動阻力摩擦係數的工程定義，掌；（2）測定流體流經直管的摩擦阻力和流經管件的區域性；（3）熟悉壓差

計和流量計的使用方法；（4）認識組成管路系統的各部件、閥門並瞭解其作用

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流體流動阻力的測定實驗

093858 張亞輝

5.1 實驗內容

（1）測定流體在特定材質和d的直管中流動時的阻力摩擦係數λ，並確定λ和Re之間的關係。

（2）測定流體透過閥門或90°肘管時的區域性阻力系數。

ε

5.2 實驗目的

（1）瞭解測定流體流動阻力摩擦係數的工程定義，掌握測定流體阻力的實驗組織方法。

（2）測定流體流經直管的摩擦阻力和流經管件的區域性阻力，確定直管阻力摩擦係數與雷諾數之間的關係。

（3）熟悉壓差計和流量計的使用方法。

（4）認識組成管路系統的各部件、閥門並瞭解其作用。

5.3 實驗基本原理

流

體管路是由直管、管件（如三通、肘管、彎頭）、閥門等部件組成。流體在管路中流動時，由於黏性剪應力和渦流的作用，不可避免地要消耗—定的機械能。流體在

直管中流動的機械能損失稱為直管阻力；而流體透過閥門、管件等部件時，因流動方向或流動截面的突然改變導致的機械能損失稱為區域性阻力。在化工過程設計中，

流體流動阻力的測定或計算，對於確定流體輸送所需推動力的大小，例如泵的功率、液位或壓差，選擇適當的輸送條件都有不可或缺的作用。 （1）直管阻力

流體在水平的均勻管道中穩定流動時，由截面1流動至截面2的阻力損失 表現為壓力的降低，即

由於流體分子在流動過程中的運動機理十分複雜，影響阻力損失的因素眾多，目前尚不能完全用理論方法來解決流體阻力的計算問題，必須透過實驗研究掌握其規律。為了減少實驗工作量，簡化實驗工作難度，並使實驗結果具有普遍應用意義，可採用因次分析方法來規劃實驗。

將所有影響流體阻力的工程因素按以下三類變數列出 ① 流體性質 密度 ρ，黏度 μ；

可將阻力損失hf與諸多變數之間的關係表示為

根據因次分析方法，可將上述變數之間的關係轉變為無因次準數之間的關係

其中

式⑥即為通常計算直管阻力的公式，其中λ 稱為直管阻力摩擦係數。 直管段兩端的壓差若用水銀U 型壓差計測定，則

其中R為U 型壓差計兩側的液柱高度差。

由

式⑤可知，不管何種流體，直管摩擦係數λ 僅與Re和ε/d有關。因此，只要在實驗室規模的小裝置上，用水作實驗物系，進行有限量的實驗，確定λ

與Re和ε/d的關係，即可由式⑥計算任—流體在管路中的流動阻力損失。這也說明了因次分析理論指導下的實驗方法具有“由小見大，由此及彼”的功效。

（2）區域性阻力

區域性阻力通常用當量長度法或區域性阻力系數法來表示。

當量長度法：流體透過管件或閥門的區域性阻力損失，若與流體

流過—定長度的相同管徑的直管阻力相當，則稱這—直管長度為管件或閥門的當量長度，用符號le表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算區域性阻力損失。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併在—起計算，如管路系統中直管長度為l，各種區域性阻力的當量長度之和為

ilei，則流體在管路中流動的總阻力損失為

區域性阻力系數法：流體透過某—管件或閥門的阻力損失用流體在管路中的動能係數來表示，這種計算區域性阻力的方法，稱為阻力系數法，即

—般情況下，由於管件和閥門的材料及加工精度不完全相同，每—製造廠及每—批產品的阻力系數是不盡相同的。