主頁 > 技術文章（zhāng） > 流體流（liú）動阻力的測定實驗裝置使用說明書 2025-07-11

流體（tǐ）流動阻力的測定實驗裝置使用說明書

一、流體流（liú）動阻力的測定實驗裝（zhuāng）置使用說（shuō）明書-概述
本實驗裝置可以測定對（duì）比：DN20粗糙直管（guǎn）、光滑管和閥門（mén）等阻力係數。在實際生產中，許（xǔ）多過程都涉及到（dào）流體流動的內部細節，尤其是流體的流動阻（zǔ）力。流體在流動過程中為克服（fú）流動（dòng）阻力必定要消耗能量。流體流動阻力產生根本的原因是流體具有粘性，流（liú）動時存在著內磨擦，而固定的管壁或其它形狀固體壁麵，促使流動流體的內部發生相對運動，為流體流動阻力的產生提供了條件，因此液體阻力（lì）的大小與流體的（de）物性（xìng）、流動狀況及壁麵等因素有關。流體在流動係統中作定態（tài）流動時，流體在各截麵上的流速、密度（dù）、壓強等物理參數僅隨位（wèi）置而改變而不隨（suí）時間而變。
二、設備性能及（jí）主要技術參數
1.該實驗裝置主要由：離心泵、蓄水箱、沿程阻力光滑（huá）管、沿程阻力粗糙管、局部阻力管、U型壓（yā）差計（jì）、渦輪流量計、流量（liàng）顯示儀閥門（mén）、實（shí）驗台架及電控箱（xiāng）等組成。
2.光滑直管段：管徑DN-20mm、管長L=1.7m、測（cè）壓（yā）段L=1.3m，材質：不鏽鋼管。
3.粗糙直管段：管徑DN-18mm、管長L=1.7m、測壓段L=0.5m，材質：鍍鋅鐵管。
4.局部阻力直（zhí）管段:管徑DN-20mm；管長L=1.7m、測壓段L=1.3m，材質：不鏽鋼管。
5.渦輪流量計：量程（chéng）（0.8～8m³／h),精度0.5。
6.水泵參數:流量（liàng）:5m³／h，揚程:20m，電機功率:750W。
7.蓄水箱為不鏽鋼材質，容積（jī）約80L。
三、實驗目的
1.掌（zhǎng）握（wò）流體（tǐ）流經直管和閥（fá）門時的阻力損失和測定方法，通過實驗（yàn）了解流體流動中能（néng）量損失的變化規律。
2.測定直管摩（mó）擦係數λ與雷諾數Re的關（guān）係。
3.測定流體流經閘閥時的局部（bù）阻（zǔ）力係（xì）數x。
四（sì）、實驗（yàn）原理
1.直管阻力與局部阻（zǔ）力實驗：
流體阻力產生的根（gēn）源是流體具（jù）有粘性，流動時存在內摩擦。而壁的形狀則促使流動的流體內部發生相對運動，為流動阻（zǔ）力的產生提供了條件，流動阻力的大小（xiǎo）與流體本身的物理性質、流動狀況及（jí）壁麵的形狀等因素有關。流動阻力可（kě）分（fèn）為直管阻力（lì）和局部阻力。
流體在流（liú）動過程中要消（xiāo）耗能量以克服流（liú）動阻力。因（yīn）此，流動阻力的測（cè）定頗為重要（yào）。從流程（chéng）圖可知水從貯槽由泵輸出，經流量計計量後，再流經（jīng）管道後回到水槽，循環利用。改變流量（liàng）並測定直（zhí）管與管件的（de）相應壓差，即可測（cè）得流體流動阻力。
2.直管阻力磨擦係數λ的測定
直管阻力是（shì）流體流經直管時，由於流體的內（nèi）摩擦而產生的阻力損失h_f。
對於（yú）等直徑水平直管段根據兩測壓（yā）點間的柏努利方程有：

式中：l—直管長度（m）
d—管內徑（m）
ΔP—流體流經直管（guǎn）的壓強降（jiàng）（Pa）
u—流體截麵平均流速（m/s）
ρ—流體密度（kg/m³）
由（yóu）式（1-1）可知，欲測定λ，需知道I、d、（P₁-P₂）、u、ρ等。
1）若（ruò）測得流體溫度，則可查得流體的ρ值。
2）若測得流（liú）量，則由管徑可計算流速（sù）u。
兩測壓點間的壓降ΔP，可由儀表直接讀數（shù）。
3.局部阻力（lì）係數ζ的測定
局部阻力主要是由於流（liú）體流經管路中管件、閥門局部位置時所（suǒ）引起的（de）阻力損失，在局部阻力（lì）件左右兩側的測壓點間列柏努利方程有：

（1-4）
即：

式（shì）中：ζ—局部阻力係數
ΔP—局部阻力壓強降（Pa）
式（1—4）中ρ、u、ΔP等的測定同直（zhí）管阻力測定（dìng）方法。

五、實驗流（liú）程圖

1.實驗流（liú）程
實驗對象（xiàng）部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質的水管，各種閥門、管件（jiàn），渦輪流量計和（hé）U型壓差計等所組成的。管路部分有三段並聯的長直管，分（fèn）別為用於測定局部阻力係數，光滑（huá）管直（zhí）管（guǎn）阻力係數和粗糙管直管阻力（lì）係數。測定局部阻力部分使用（yòng）不鏽（xiù）鋼管，其上裝有待（dài）測管件（jiàn）(閘閥)；光滑管直管阻力的（de）測定（dìng）同樣使用內壁光滑的不鏽鋼管，而粗糙管直管阻力的測定（dìng）對象為管道內壁較粗糙的鍍鋅管。
水的流量使（shǐ）用渦輪流（liú）量計測（cè）量，管路和管件的阻力（lì）采用壓差傳感（gǎn）器測量。
2.裝置參數

名稱	材質	管（guǎn）內徑（mm）		測量段長度（cm）
名稱	材質	管路號	管內徑（jìng）	測量段長度（cm）
局部阻力	閘閥	1	20.0	50
光滑管	不鏽鋼管	2	20.0	130
粗糙管	鍍鋅鐵管	3	18.0	130

六、實驗步驟
1.泵啟動：首先對水箱（xiāng）進行灌水，然後（hòu）關閉出口閥，打開總（zǒng）電源開關，打開儀表電（diàn）源開（kāi）關，按（àn）下啟動按鈕啟動離心泵。
2.實驗管（guǎn）路選擇：選擇實驗管路，把對應的進口閥打開（kāi），並在（zài）出（chū）口閥最大開度下，保持（chí）全流量流（liú）動5－10min。
3.排氣：將實驗管路和測壓管中的空氣排盡。再進行阻力測定實驗。
4.流量調節：開啟管路（lù）出口閥，調節（jiē）流量，讓流量從2到5m3/h範圍內變化，建議每次實驗變化0.5m3/h左右。每次改變（biàn）流量，待流動達到穩定（dìng）後，記（jì）下對應的壓差（chà）值。然後用同樣方法做其他管路實驗。
5.計算：裝置確定時，根據

和u的（de）實驗測定值，可計算λ和ξ，在等溫條件下，雷諾數Re=duρ/μ=Au，其中A為常數，因此隻要調節管路流量，即可得到一係列λ～Re的實驗（yàn）點，從而繪出λ～Re曲線。
6.實驗結束：關（guān）閉出（chū）口閥，關（guān）閉水泵和儀表電源，將裝（zhuāng）置中的水排放幹淨。
七、注意（yì）事項
1.在啟動離心泵前，要確保電（diàn）源的正確，確保不缺相（xiàng），離心泵缺相不會運轉，且會燒毀離心泵。
2.在啟動離心泵前，要確（què）保離心泵轉向（xiàng）的正確，否則長時間反向運（yùn）轉會損壞離心泵。
3.在做流體阻力實驗時，要排盡管路裏的氣泡。
4.在（zài）開、關各閥門時，須（xū）緩開慢關。
八、實驗數據處理

序號	流量（m3/h）	光（guāng）滑（huá）管壓差（mmHg）	粗糙管壓差（chà）（mmHg）	局部管壓差（mmHg）

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