内容发布更新时间 : 2024/11/16 18:32:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

食品工程原理实验讲义

（2010级适用）

预习内容： 1.预习报告内容： 实验目的：

实验原理：要在理解的基础上写，不能照抄（内容也太多） 实验装置图（简图） 实验步骤：

数据表格：要求规整，可用铅笔 2.预习操作内容： 实验注意事项 思考题

实验前老师提问，按此结合预习报告给预习成绩。

化学化工学院化工教研组

实验一 管路流体阻力实验

一、实验目的

1．了解流体流动阻力的测定原理及方法；

2．测定流体流过直管时的摩擦阻力,并确定摩擦系数与雷诺数的关系； 3．测定流体流过管件时的局部阻力,并求出阻力系数；

4．了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确

使用。 二、实验原理

流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。

1．直管摩擦系数?与雷诺数Re的测定

直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即??f(Re,?/d)，对一定的相对粗糙度而言，

??f(Re)。

流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：

hf?P1?P2???Pf? （1）

又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）

整理（1）（2）两式得

hf??Pf?lu2?? （2）

d2d?u??

??2d?Pf?2??lu （3）

Re??

（4）

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降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。

根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）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。

2．局部阻力系数?的测定

流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示。由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此动能系数之值可应用伯努利方程由压差计读数求出。

h?f??P'f?u2??2 （5）

?2??P'f ????????u2?? （6）

图1 局部阻力测量取压口布置图

局部阻力引起的压强降?Pf 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a’和b-b＇，见图3，使

ab＝bc ； a＇b＇＝b＇c＇ 则 △Pf，a b ＝△Pf，bc ； △Pf，a＇b＇= △Pf，b＇c＇ 在a~a＇之间列柏努利方程式： Pa－Pa＇ =2△Pf，a b+2△Pf，a＇b＇+△P

＇＇

'f （7）

在b~b＇之间列柏努利方程式： Pb－Pb＇ = △Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△Pf

= △Pf，a b+△Pf，a＇b＇+△Pf （8） 联立式（7）和（8），则：

＇

?Pf'＝2（Pb－Pb＇）－（Pa－Pa＇）

为了实验方便，称（Pb－Pb＇）为近点压差，称（Pa－Pa＇）为远点压差。用差压传感器来测量。 三、实验装置图

图2 流动阻力实验流程示意图

1-水箱；2-离心泵；3、4-放水阀；5、13-缓冲罐；6-局部阻力近端测压阀；7、15-局部阻 力远端测压阀； 8、20-粗糙管测压回水阀； 9、19-光滑管测压阀；10-局部阻力管阀； 11-U型管进水阀；12-压力传感器；14-流量调节阀；15、16-水转子流量计；17-光滑管阀； 18-粗糙管阀； 21-倒置U型管放空阀； 22-倒置U型管； 23-水箱放水阀； 24-放水阀； 四、实验步骤

1．向储水槽内注水，直到水满为止(有条件最好用蒸馏水，以保持流体清洁) 。