PDF《化工原理实验讲义》

7 个变量总数,在流体力学 -

5 - 范畴,基本因次共有

3 个,它们是[L]、[M]、[T],π 定理告诉我们:无因次数群的个数 π=7-3=4 则:

1 L d e e p = = [ ]

2 l l L d p = = [ ]

1 3

1 1

3 1 Re ][ ][ ML T ML L LT m m p - - - - - = = = [ ] [ ]

4 2

2 2 f f h h L T u p - = = [ ] 因次分析法可以将对(1)式的研究转变成对以下(2)式的

4 个无因次数之间的关 系的研究. 即: '

2 ( , , ) f h du l f u d d r e m = (2) 其中,若实验设备已定,那么以上(2)式可写为:

2 ( , )

2 f du l h f d d r e m m = * * (3) 若实验设备是水平直管,以上(3)式又可写为:

2 ( , )

2 P du l f d d r e m r m D = * * (4) 所以:

2 2 P l d m l r D = * * (5) 即: ( , ) du f d r e l m = (6) 由(5)式可知,为了要测定(6)式的曲线关系,若装置已经确定,物系也已确定, 那么l 只随 Re 而变,实验操作变量仅是流量,改变流量的手段是阀门的开度,由阀门 开度的变化达到改变流速u 的目的,因此在管路中需要安装一个流量计;

在直径为d 、 -

6 - 长度为 L 的水平直管上,引出二个测压点,并接上一个压差计;

实验体系确定后, r 、 m 是物性参数,它们只取决于实验温度,所以在实验装置中需要安装测流体的温度计;

再配上水槽、泵、管件等组建成以下循环管路,见如下实验装置流程图.

三、实验流程图 1.泵2.温度计 3.涡轮流量计 4.局部阻力阀 5.受液器 6.放气阀 7.平衡阀 8.U 型压差计 9.控制阀 10.水槽 11.汞回收瓶 阻力实验流程图

四、实验步骤 1.关闭控制阀,打开两个平衡阀、两个引压阀,启动泵. 2.系统排气 (1)总管排气:先将控制阀开足然后关闭,重复三次,目的是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. (2)引压管排气:依次分别对

4 个放气阀,开、关重复三次. (3)压差计排气:关闭两个平衡阀,依次分别打开

4 个放气阀,此时眼睛要注视着 U 型压差计中指示剂液面的上升,防止指示剂冲出,开、关重复三次. 3.检验排气是否彻底的方法是将控制阀开至最大,再关至为零,看U型压差计读数, 若左右读数相等,则判断系统排气彻底;

若左右读数不等,则重复上述

2 步骤.由于流 -

7 - 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 Re 在充分湍流区时,l ~Re 的关系是直线,所以在大流量时少布点,而Re 在 比较小时,l ~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 大,然后关至水银压差计差值约为 0.08 时,再读取流量显示仪读数 F 小,在F小和 F 大两个读数之间布 12~14 个点.

五、原始数据记录 装置号:1,直管段长:2m,直管段管径:20.5mm,局部阻力段管径:32.0mm,流量系数:322.56 次/L,压差计初 读数:直管阻力 左=4.19,右=4.19;

局部阻力 左=4.08,右=4.08,水温 20.00℃ 直管阻力压差计 局部阻力压差计 No. 流量[次/S] 左右左右12345678910

11 12 装置号:2,直管段长:2m,直管段管径:20.5mm,局部阻力段管径:32.0mm,流量系数:320.29 次/L,压差计初 读数:直管阻力 左=3.63,右=3.63;

局部阻力 左=4.38,右=4.38,水温 20.00℃ 直管阻力压差计 局部阻力压差计 No. 流量[次/S] 左右左右1234567-8-8910

11 12

六、实验数据处理与实验结果 1.装置号

1 直管阻力和局部阻力过程运算表 流量 直管流速 直管阻力 局部流速 局部阻力 No. L/S m/S Re*10 -1 J/Kg 摩擦系数 m/S J/Kg 阻力系数 平均局部阻力系数 ζ=10.25 2.装置号