流体阻力系数测定

范文一：流体阻力系数测定

流体阻力系数测定实验 qv/l/h qv/m3/s

u/m/s Re ΔP/KPa ΔP/Pa λ Lg10（Re ） Lg10（λ） 20 5.556E-06 0.1106 982.976 0.9 900 0.7382 40 1.111E-05 0.2212 1965.951 1 1000 0.2050 60 1.66667E-05 0.3317 2948.926 1.3 1300 0.1184 80 2.22222E-05 0.4423 3931.902 1.6 1600 0.0820 100 2.77778E-05 0.5529 4914.878 2 2000 0.0656 200 5.55556E-05 1.1058 9829.756 4.5 4500 0.0369 240 6.66667E-05 1.3269 11795.707 6.5 6500 0.0370 280 7.77778E-05 1.5481 13761.659 8 8000 0.0334 320 8.88889E-05 1.7692 15727.610 10.3 10300 0.0330 360 0.0001

1.9904 17693.561 12.5 12500 0.0316 400 0.000111111 2.2116 19659.513 15 15000 0.030 440 0.000122222 2.4327 21625.464 17.4 17400 0.0294 480 0.000133333 2.6539 23591.415 20.7 20700 0.029 520 0.000144444 2.8750 25557.367 23.4 23400 0.0283 560 0.000155556 3.0962 27523.318 27 27000 0.0282 600 0.000166667 3.3174 29489.269 30.5 30500 0.0277 640 0.000177778 3.5385

31455.221

34.5 34500

0.0276

以光滑管第1组数据计算举例：

已知水在25℃时的物性常数为 ρ=997.04kg/m3 μ=8.973×10-4Pa ·s

q -1

v =20l ?h

20?1000-3

3600

=5. 556?10

-6

m 3?s

u =q v

πd

4?5. 556?10-63. 14?0. 008

=0. 1106m /s

则 R e =

du ρ

0. 008?0. 1106?997. 04

8. 973?10

-4

=982. 976 lg （Re ）=2.9925

λ=

2d ??P 2?0. 008?900l ρu

1. 6?997. 04?0. 1106

=0. 7382

lg λ=-0.13183

同样的算法得到粗糙管的个数据如下表 qv/l/h

qv/m3

u/m/s Re ΔP/KPa ΔP/Pa λ 20 5.55556E-06 0.0708 786.381 1 1000

2.5031

2.9925 3.2935 3.4696 3.5946 3.6915 3.9925 4.0717 4.1386 4.1966 4.2478 4.2935 4.3349 4.3727 4.4075 4.4397 4.4696 4.4976

Lg （Re ） 2.8956

-0.1318 -0.6881 -0.9263 -1.0860 -1.1829 -1.4328 -1.4315 -1.4752 -1.4814 -1.4997 -1.5120 -1.5303 -1.5305 -1.5467 -1.5490 -1.5560 -1.5585

Lg （λ） 0.3985

40 1.11111E-05 0.1415 1572.761 1.5 1500 0.9387 60 1.66667E-05 0.2123 2359.142 2.3 2300 0.6397 80 2.22222E-05 0.2831 3145.522 3.3 3300 0.5163 100 2.77778E-05 0.3539 3931.903 4.3 4300 0.4305 200 5.55556E-05 0.7077 7863.805 13.2 13200 0.3304 240 6.66667E-05 0.8493 9436.566 17.5 17500 0.3042 280 7.77778E-05 0.9908 11009.327 22.9 22900 0.2925 320 8.88889E-05 1.1323 12582.088 29.7 29700 0.2904 360 0.0001

1.2739 14154.850 37.2 37200 0.2874 400 0.000111111 1.4154 15727.611 45.5 45500 0.2847 440 0.000122222 1.5570 17300.372 53.6 53600 0.2772 480 0.000133333 1.6985 18873.133 62 62000 0.2694 520 0.000144444 1.8401 20445.894 71.4 71400 0.2644 560 0.000155556 1.9816 22018.655 81.6 81600 0.2605 600 0.000166667 2.1231 23591.416 94.5 94500 0.2628 640 0.000177778 2.2647 25164.177 103.7 103700 0.2535 在同一双对数坐标系中作图如下所示：

3.1967 3.3728 3.4977 3.5946 3.8956 3.9748 4.0418 4.0998 4.1509 4.1967 4.2381 4.2758 4.3106 4.3428 4.3728 4.4008 -0.0275 -0.1940 -0.2871 -0.3660 -0.4809 -0.5168 -0.5339 -0.5370 -0.5415 -0.5456 -0.5572 -0.5695 -0.5778 -0.5841 -0.5803 -0.5960

范文二：流体阻力系数测定

实验报告

轻化工程学院?09级应化班?

胡倩 090604?0006

实验名称:流体阻力系数?测定

一、实验目的

1、学习直管摩擦?系数λ，管件阻力系数?ξ。管路阻力损失?的测定方法;了解

λ~Re、ξ~Re的变化规?律，学习U型压差?计及涡轮流量?计的使用方法?。 2、测定流体流过?直管的摩擦系?数λ，并绘制λ与雷?诺数Re的变?化关系曲线图?。 3、测定流体流过?90?标准弯头的阻?力系数ξ，并绘制ξ与雷?诺数Re的变?化曲

线图。

二、实验原理

由伯努力方程?可知:流体在相同直?径的水平管内?稳定流动时直?管阻力

dg2,,，损失为?:hf 流体在经过9?0?标准弯头管件?时所产生的阻?力损2lu

2g,,,失为:hf''，直管阻力损失?和90?标准弯头产生?的阻力损失可?直接2u

根据压强?降进行计算。

流体经过一定?管长和90?标准弯头时所?产生的压强降?由倒U型压差?

计测出:即:、流体流速可根?据水的流量Q?和管路直径计?hfR',hfR'''',

Qu',算出来: 20.785，d

三、实验设备及其?参数

摩擦系数和阻?力系数测定设?备及其参数:

1、光滑管:玻璃管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.002mm 2、粗糙管:镀锌铁管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.2mm 3、突然扩大管:细管内径=20mm，粗管内径=40mm

4、孔板流量计:开孔直径=12mm，孔流系数=0.62

四、实验步骤

1、开泵因为离心泵的?安装高度比水?的液面低，因此不需要灌?泵。直接点

击电源开关的?绿色按钮接通?电源，就可以启动离?心泵，开始实验。 2、调节倒U型压?差计将管道中所有?阀门都打开，使水在3个管?路中流动一

段?时间，直到排尽管道?中的空气，然后点击倒U?型管，会出现一段调?节倒U

型管的?动画。最后关闭各阀?门，开始实验操作?。

测量光滑管数?据

1、建立流动启动离心泵并?调节完倒U型?压差计后，如图所示，依次点击

打开?球阀1、球阀2、球阀3，调节流量调节?阀到开度大于?零即可建立流?动。

关闭粗糙管和?突然扩大管的?球阀，打开光滑管的?球阀，使水只在光滑?管中

流动。

2、读取数据鼠标左键点击?正或倒U型压?差计，即可看到如图?的画面(红

色液面只是?作指示用，真实装置可能?为其他颜色，如水银为银白?色)。倒U

型压差计?的取压口与管?道上的取压口?相连，正U型压差计?的取压口与孔?板

的取压口相?连。用鼠标上下拖?动滚动条即可?读数。实验中每一管?路均有一

倒U?型管，连续点击图中?的倒U型管即?可在3个倒U?型管中切换。倒U型管

上方?的数字标出了?与该管相连的?管路。注意:读数为两液面?高度差，单位

mm。

3、记录多组数据? 调节阀门开度?以改变流量，重复上述第2?——3步，为了

实验精度?和回归曲线的?需要至少应测?量10组数据?以上。完成后进入下?一步

测量粗糙?管数据。

测量粗糙管数?据

1、建立流动完成光滑管数?据的测量和记?录后，建立粗糙管的?流动。 2、测量记录数据? 测量粗糙管的?数据与测量光?滑管的数据操?作步骤相同，重

复测量光滑?管数据步骤的?第2——4步，为了实验精度?和回归曲线的?需要至

少应测?量10组数据?以上。完成后进入下?一步测量突然?扩大管数据。突然扩大数据?测定

1、建立流动完成粗糙管数?据的测量和记?录后，建立突然扩大?管的流动。 2、测量记录数据? 测量突然扩大?管的数据与测?量光滑管的数?据操作步骤相?

同，重复测量光滑?管数据步骤的?第2——4步，为了实验精度?和回归曲线的?

需要至少应测?量10组数据?以上。完成后进入数?据处理。

五、数据处理

原始数据

光滑管结果

粗糙管结果

突然扩大结果?

数据曲线

范文三：流体阻力系数

流体阻力系数

一个物体在流体(液体或气体)中和流体有相对运动时，物体会受到流体的阻力。阻力的方向和物体相对于流体的速度方向相反，其大小和相对速度的大小有关。

在相对速率v 较小时，阻力f的大小与v 成正比:

f = kv

式中比例系数k 决定于物体的大小和形状以及流体的性质.

在相对速率较大以致于在物体的后方出现流体漩涡时,阻力的大小将与v平方成正比。对于物体在空气中运动的情形,阻力

f = CρAvv/2

式中，ρ是空气的密度,A 是物体的有效横截面积，C 为阻力系数。

物体在流体中下落时，受到的阻力随速率增大而增大，当阻力和重力平衡时，物体将以匀速下落。物体在流体中下落的最大速率称为终极速率，又称为收尾速率。对在空气中下落的物体，它的终极速率为:

如图

关键字:2.2.4 流体流动阻力的计算

流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。

化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种:

直管阻力:流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力;

局部阻力:流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。

1. 流体在直管中的流动阻力

如图1-24所示，流体在水平等径直管中作定态流动。

在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程，

因是直径相同的水平管，

若管道为倾斜管，则

由此可见，无论是水平安装，还是倾斜安装，流体的流动阻力均表现为静压能的减少，仅当水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。

把能量损失表示为动能的某一倍数。

令

则 (2-19)

式(2-19)为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁(Fanning)公式。式中为无因次系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的Re及管壁状况有关。

根据柏努利方程的其它形式，也可写出相应的范宁公式表示式:

压头损失 (2-20)

压力损失 (2-21)

值得注意的是，压力损失是流体流动能量损失的一种表示形式，与两截面间的压力差意义不同，只有当管路为水平时，二者才相等。

应当指出，范宁公式对层流与湍流均适用，只是两种情况下摩擦系数不同。以下对层流与湍流时摩擦系数分别讨论。

(1) 层流时的摩擦系数

流体在直管中作层流流动时摩擦系数的计算式:

(2-22)

即层流时摩擦系数λ是雷诺数Re的函数。

(2)湍流时的摩擦系数

(2-23)

图2-14 摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关系即湍流时摩擦系数λ是Re和相对粗糙度的函数，如图2-14所示，称为莫狄(Moody)

摩擦系数图。

2 局部阻力

局部阻力有两种计算方法:阻力系数法和当量长度法。

(1) 阻力系数法

克服局部阻力所消耗的机械能，可以表示为动能的某一倍数，即

(2-24)

式中ζ称为局部阻力系数，一般由实验测定。常用管件及阀门的局部阻力系数见教材。 (2)当量长度法

将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为的直管所产生的阻力

即 (2-25) 式中称为管件或阀门的当量长度。

同样，管件与阀门的当量长度也是由实验测定，有时也以管道直径的倍数表示。见教材。

范文四：流体阻力系数

阻力系数的测定

一、实验目的

1. 掌握管道摩擦阻力系数的测定方法，

2. 寻找阻力系数和雷诺准数之间的关系。

二、实验原理

1. 流体流动的阻力及阻力系数

由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的;湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。根据管路差异和实验研究犯法的不同，通常将阻力损失分为两类:流体通过直观的阻力称为直管阻力(或沿程阻力)，流体流过管件(弯头、三通等)和阀门等的阻力称为局部阻力。通过因此分析，可将二者表示为:

2luH,,fd2g (直管)

2u',,Hf2g (局部)

总阻力就是二者之和。

在上面的式子中，,称作直管阻力系数，,称为局部阻力系数。在计算流体流动阻力时，必须先计算阻力系数。

通过大量的实验证明，阻力系数与利诺准数和管路的相对粗糙度(,/d)有关，即:

du,,((,)或),f,,d,

对于特定的管道，阻力系数仅与流体的流动型态，即雷诺准数有关。测定不同流量下的阻力系数以及雷诺准数，通过做图或拟合，即可找到阻力系数和雷诺准数之间的关系。

2. 阻力系数的测定原理

对于不可压缩流体在两测压点间列柏努利方程:

22pupu1122z，，，H,z，，，Hef12,,g2gg2g

对于水平管道，当管径不变，且无外加能量，即:

H,0z,zu,ue1212, ,

则有

p,p12H,,,Rf,g 又阻力损失可表示为:

2luH,,fd2g (直管)

2uH,,f2g (局部) 因此

2g,Rd,,2lu

2g,R,,2u

上述各式中:

,—直管阻力系数

,—局部阻力系数

,R—压力计内指示液高度差，m液柱。若指示液与流体不同，须对,R进行换算。

d—管径

l—管长

u—流速，m/s, 其值为流量除以管道截面积, 即

VVssu,,,A2d4

3V—流量，m/s s

二、实验流程

水阀

三、实验方法

1. 准备工作

在实验开始前，先向水槽中注入三分之二容积的清洁水，然后关闭除Dg 25内螺纹截止阀以外的所有阀门。检查各个压差计的接头是否牢固、严密;小旋塞的转动是否灵活。

2. 操作步骤

(1)关闭控制阀，2个光滑管引压阀，关闭其余引压阀，启动泵。

(2)系统排气

总管排气:先将控制阀开足然后再关闭，重复三次，目的为了使总管中的大部分气体被排走，然后打开总管排气阀，开足后再关闭，重复三遍。

引压管排气:每次测直管阻力或测局部阻力时，打开相应的引压管放气阀，开、关重复三次。

压差计排气:依次分别打开放气阀，开、关重复三次。

(3)检验排气是否彻底是将控制阀开至最大，再关至为零，看压差变送器计读数，若前后读数相等，则判断系统排气彻底;若前后读数不等，则重复上述(2)步骤。由于系统的流量计量采用涡轮流量计，其小流量受到结构的限制，因此，从大流量做起，实验数据比较准确。

(4)实验布点

由于R在充分湍流区时，λ,Re的关系是水平线，所以在大流量时少布点，而e

Re在比较小时，λ,Re的关系是曲线，所以小流量时多布点。先将控制阀开至最大，

读取流量显示仪读数F，然后关至压差显示值约0.3Kpa时，再读取流量显示仪读数大

F，在F和F二个读数之间布14,16个点。小小大

(5)实验结束后，关闭泵，上及数据处理。

3. 注意事项

(1) 实验过程中，循环水始终保持清洁，注意不要将杂物掉入水槽中。

(2) 开泵前检查水泵能否转动，开泵后注意观察泵出口压力表指针是否升起? 泵的运转是否正常? 否则，应停泵检查。

(3) 开泵和停泵前均应先关闭泵出口调节阀，开启阀门时操作应缓慢，防止大起大落，以免影响测量结果和冲跑水银。

(4) 在该装置上进行的实验要在多人合作下才能完成，因此，人人必须认真负责，坚守岗位，以免个人失误影响全组实验的顺利进行。

四、思考题

1( 为什么要测定阻力系数,

2( 实验中应注意哪些事项,

范文五：流体阻力系数测定

《实验原理》

流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。

(1-1)

(1-2)

(1-3)

式中:

d——管径，m;

?P——直管阻力引起的压强降，Pa; f

u——流速， m/s;

3 ρ——流体的密度，kg/m;

2 μ——流体的粘度，N?s/m。

直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强?P、与流速u(流量V)之间的关系。 f

根据实验数据和式(1-2)可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ;用式(1-3)计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。

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设备参数:

光滑管:玻璃管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.002mm

粗糙管:镀锌铁管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.2mm

突然扩大管:细管内径=20mm，粗管内径=40mm

孔板流量计:开孔直径=12mm，孔流系数=0.62

工作温度:除非特别指示，都取常温25?

压差计:正U型压差计中为水银，倒U型压差计为水，标尺单位都为厘米

计算方法、原理、公式:

流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系:

(1-1)

(1-2)

(1-3)

式中:

d——管径

?P——直管阻力引起的压强降 f

u——流速

ρ——流体的密度

μ——流体的粘度

直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强?P、与流速u(流量V)之间的关系。根据实验数据和式(1-2)f

可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ;用式(1-3)计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。

对于局部阻力，则有:

ξ称为局部阻力系数，它与流体流过的管件的几何形状以及流体的Re有关，当Re大到一定程度以后，ξ与Re数无关，成为定值。

或者可以近似的认为局部阻力的损失可以相当于某个长度的直管引起的损失:

式中l为管件的当量长度，由实验测得。 e

注意事项:

(1)倒U型管在使用前必须进行排气。首先，关紧A，打开B，C，D，E排气;接着关紧B，C，D，E，打开A，缓缓打开D，E，使管内形成气水柱，液柱约为管高度的一半。最后依次关紧A，D，E，再双手同时缓缓打开B，C。如果倒U型管高度差不为零，表明导压管内仍有气泡，重复上述操作，直到高度差为零。

(2)为了接近理想的光滑管，我们选用了玻璃管，实际上在普通实验室中很少采用玻璃管

(3)要更好地回归处理数据，请尽量多地测量数据，并且尽量使数据分布在整个流量范围内。

(4)在层流范围内，用阀门按钮调节很难控制，请自己在阀门开度栏内自己输入开度(阀门开度小于5%)。

(5)对于突然扩大管，我们做了简化，认为阻力系数是定值，不随Re变化。

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设备参数:

光滑管:玻璃管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.002mm 粗糙管:镀锌铁管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.2mm 突然扩大管:细管内径=20mm，粗管内径=40mm

孔板流量计:开孔直径=12mm，孔流系数=0.62

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