化工原理实验讲义dees.docx

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1、目 录实验守则则.2前言.3实验一、流流体流动动型态及及临界雷雷诺数的的测定.88实验二、伯伯努利实实验.112实验三、管管路流体体阻力的的测定.117实验四、套管换热器液-液热交换实验24实验五、纯净水的生产.31附录 32实验守则则1、实验验前应认认真准备备，弄清清实验目目的、任任务和实实验方法法，写出出预习报报告，做做好实验验前的一一切准备备，以保保证实验验任务的的胜利完完成。2、按时时进入实实验室，进进入后要要严肃认认真，不不得喧哗哗、嬉笑笑、打闹闹，不得得抽烟和和随地吐吐痰。3、注意意安全，不不得赤足足或穿拖拖鞋进入入实验室室，谨防防触电，有有辫子的的女生应应将辫子子扎好，以以防机械

2、械扎住，造造成事故故。4、听从从教师及及工作人人员指导导。5、遵守守实验设设备、仪仪器的操操作规程程，在弄弄清其流流程和用用法后，经经教师同同意方可可启用。6、节约约水、电电、汽及及化学药药品等物物，爱护护仪器设设备。7、如损损坏仪器器设备等等，应立立即报告告教师，登登记在册册，按学学校规定定制度处处理。8、实验验结束后后，清理理仪器设设备，使使之复原原，并打打扫场地地。3前 言化工原理理是一门门关于化化学加工工过程的的技术基基础课，是是建立在在实践基基础上的的科学。它它不仅有有完整的的理论体体系，而而且具有有独特的的实验方方法。让让学生直直接观察察到某些些生动现现象，直直接体验验某些理理论和

3、规规律，直直接测取取某些设设备的性性能参数数，不仅仅是帮助助加深对对理论知知识的理理解和获获得实践践知识的的重要手手段，也也是应用用实验研研究的独独特方法法和处理理技巧以以培养学学生分析析问题和和实际操操作能力力的重要要手段。化工原理实验是教学过程中的重要环节。一、化工工原理实实验的目目的1、验证证有关的的化工单单元操作作的理论论，巩固固和加深深对理论论的认识识和理解解。2、熟悉悉实验装装置的结结构、性性能和流流程，并并通过实实验操作作和对实实验现象象的观察察，使学学生掌握握一定的的基本实实验技能能。二、化工工原理实实验的要要求为达到上上述目的的，要求求学生做做到以下下几点：1、根据据实验的的

4、要求，参参照实验验指导、教教材，复复习好有有关的原原理，了了解实验验目的要要求、方方法和步步骤、设设备的流流程、仪仪器的使使用方法法，写出出实验预预习报告告。2、经教教师考查查达到要要求后，方方可进行行实验，要要认真进进行操作作，细心心观察实实验现象象，如实实记录实实验数据据，注意意可能出出现的问问题，深深入思考考和分析析。3、实验验结束，将将测得数数据交指指导教师师审查认认可方可可停止实实验，归归还所借借物品。4、认真真编好实实验报告告：一般般应包括括实验报报告题目目、日期期、室温温、大气气压力情情况，写写报告人人及同组组人姓名名，实验验目的原原理、方方法、步步骤、装装置流程程、数据据表格及

5、及整理示示例（用用图示法法、列表表式或经经验公式式法），实实验结果果分析（对对实验结结果作出出估计，分分析误差差大小及及原因，要要求简单单扼要、整整洁清楚楚。对试试验中所所发现的的问题应应作讨论论，对实实验方法法、设备备有何改改进建议议，也可可写入此此栏）。三、有关关从事实实验的基基础知识识1、从事事科学实实验的基基本态度度，是严严肃认真真、实事事求是、把把测试到的现现象、数数据、规规律真实实记录下下来。科科学推理理应以实实验观察察检验，不不能任意意编造、修修改或歪歪曲，若若与理论论不符，要要分析找找出原因因、用反反复多次次来核对对，不能能随意更更改某个个数字。2、实验验数据的的测量（1）凡凡

6、是影响响实验结结果或数数据整理理过程中中所必需需的数据据，都必必须测取取。如：大气压压、空气气温度、水水温。设设备有关关尺寸、物物料性质质（如粘粘度、密密度、温温度）及操操作数据据，条件件改变后后要稍等等待一会会待现象象稳定后后，再记记录。（2）同同一条件件下要读读三次数据据，当两两次读数数相等或或相近时时才记录录下来，记记录的数数据要写写单位，要要复核。数据记录录必须真真实反映映仪表的的精确度度，一般般要记录录至仪表表上最小小分度以以下一位位数。如如温度计计的最小小分度为为1，如读读数为224.66，就不不能视为255，应记记为255.0。（4）记记录的数数据必须须填在事事先拟好好的表格格中

7、，不不得随手手拿一张张纸就记记录，以以保证数数据完成成条理清清楚，避避免张冠冠李戴的的错误或或丢失。3、实验验数据的的整理（1）同同一条件件下，若若有几次次比较稳稳定但稍稍有波动动的数据据，应先先取其平平均值，然然后加以以整理，不不必先逐逐个整理理取平均均值，以以节省时时间。（2）数数据整理理应根据据有效数数字的运运算规则则，舍弃弃一些没没有意义义的数字字。一个个数据的的精确度度是由测测量仪表表本身的的精确度度所决定定的，它它绝不因因为计算算时位数数的增加加而提高高，但任任意减少少位数却却是不许许可的，因因它降低低了应有有的精确确度。实实验中所所获得的的数据都都是近似似值。绝绝对准确确的数值值

8、是无法法通过仪仪表测出出的，即即实验数数据的准准确性受受所测量量仪表的的精确限限制，同同时，运运算结果果所得到到的数值值，其准准确度是是不应当当（也不不可能）超超过原始始数据的的精确度度。因此此，要注注意有效效数字的的运用。有效数字字并不都都是可靠靠数字。例例如，分分度为11/100的温度度计，最最小刻度度是0.1，但我我们可读读到500.155，可靠数字字只有33位，最最后一位位是估计计数字，是不可可靠的，四四舍五入入以后这这个读数数变成了了50.20，有效效数字为为4位。若正好读数是50.1时，应写成50.10保持其应有的有效数字位数。可靠数字比有效数字少一位，不能略去。运算中应应掌握以以

9、下原则则： 乘除运算算乘积和商商中有效效数字的的位数取取两个运运算数字字中精确确度小的的那个数数字的有有效数字字的位数数。如14.79ccm12.111cmm5.005cmm=9044cm33。三个个运算数数字中精精确度最最小的数数字是55.055cm，其其有效数数字为三三位。加减运运算和值和差差值中，运算结果小数点之后的位数取运算数字中小数位数最少的那个小数的位数。如15.02g+9986.0g+3.518g=10004.5g，运算结果小数点后取一位，与运算数字中小数位数最少的那个数9986.0g的小数位数相同。注意：与与乘除运运算不同同，和值值和差值值有效数数字的位位数不受受运算数数字有效

10、效数字位位数的限限制。上上例中的的和值为为六位有有效数字字，大于于三个运运算数字字中的任任何一个个。运算结结果的消消约，采采用四舍舍六入五成双双的原则则，并且且只能消消约一次次。对数运运算后，结果中中尾数的的有效数数字位数数（对数数首数除除外）应应与真数数的有效效数字相相同。从手册册中查出出的常数数，其有有效数字字按算式式中的有有效数字字位数最少的位数数取。（3）数数据整理理时，如如过程比比较复杂杂，实验验数据又又多，一一般以采采用列表表整理法法为宜，同同时将同同一项目目一次整整理，此此法过程程明显，且且省时间间。列表应注注意的问问题是：表里将将自变量量和因变变量各数数值按其其增加或或减少的的

11、顺序、各各变量名名称、符符号、单单位一一一对应列列入。表表中的数数据应是是根据实实验的精精确度确确定了的的有效数数值。（4）要要求以一一次数据据为例子子，把各各项计算算过程列列出，以以便检查查。（5）数数据整理理时，还还可以采采用常数数归纳法法，将计计算公式式中的常常数归纳纳作为一一个数看看待。例例如，计计算固定定管路中中由于流流速改变变后的雷雷诺准数数的数值值时，因因，而d、 在实实验中均均不变化化，可作作常数处处理，故故可写成成 。先先将常数数A值求出出。然后后依次代代入流速速u值，即即可求出出相应的的值，这这样可大大大提高高计算速速度。4、关于于实验数数据的标标绘整理数据据的目的的，是将

12、将所测得得的数据据用最合合适的方方法表达达出来，以以便明确确地显示示出数据据之间的的关系与与变化规规律。可可用数学学模拟的的方法，描描绘实验验系统的的数学模模型，而而后用电电子计算算机整理理，但也也常常将将数据标标绘在坐坐标纸上上，可使使数据间间的关系系变化规规律一目目了然，而而且还可可以根据据这些曲曲线的形形状，整整理出数数据间的的关系式式。在化工原原理实验验中，普普通坐标标纸和对对数坐标标纸都会会用到。如如离心泵泵特性曲曲线的测测定试验验中，就就用到普普通坐标标纸，将将标出，即即能明显显看出这这三者的的关系和和变化规规律，故故谓示性性曲线。但但有时在在一组关关系数据据中，一一组数据据变化范

13、范围不大大，而另另一组数数据变化化范围比比较大。如如孔流系系数数就就是这样样的。此此时则用用半对数数坐标纸纸将标在在普通坐坐标轴上上，而标标在对数数坐标轴轴上，就就可避免免用狭长长的坐标标。但化工原原理实验验中，变变量的关关系往往往可用下下列指数数函数关关系式表表示：，这这时采用用对数坐坐标纸，自自然就更更方便了了。ABC对数坐标标：坐标标轴是按按照相等等的指数数增加变变化表示示的。举举例来说说：如果果每1ccm代表表10的的1次方方增加，则则其坐标标轴刻度度的表示示依次为为1，110，1100，110000，1000000双双对数坐坐标系统统是指两两个坐标标轴是对对数坐标标。在各各自坐标标轴

14、上的的是真数数，不是是求对数数后的值值。如图图1所示示：例如：水水平管内内传热系系数的准准数关联联式：在实验测测定温度度范围内内，数据据变化不不大，可可取其均均值并将将视为定定值与项项合并。因因此，上上式可写写为上等式两两边取对对数，使使之线性性化，即即因此，可可将和实验数数据，直直接在双双对数坐坐标纸上上进行标标绘，由由实验曲曲线的斜斜率和截截距估计计参数和和，或者者用最小小二乘法法进行线线性回归归，估计计参数和和。取均值为为定值，且且，由计算算得到值值。最后，列列出参数数估计值值：，。但使用（双双）对数数坐标纸纸时，应应注意： 标在对数数坐标纸纸上的数数值都是是真数，而而不是对对数。直线的

15、的斜率mm应是 ，不不能用BBC、AAC的坐坐标相除除而得。实验一 流流体流动动型态及及临界雷雷诺数的的测定实验人：同组人：时 间间： 年 月 日日 星星期 室室温 大气压压一、实验验目的研究流体体流动的的型态，对对于化学学工程的的理论和和工程实实践都具具有决定定性的意意义。18833年雷诺诺（Reeynooldss）首先先在实验验装置中中观察到到实际流流体的流流动存在在两种不不同型态态层层流和湍湍流，以以及两种种不同型型态的转转变过程程。本实验的的目的，是是通过雷雷诺试验验装置，观观察流体体流动过过程的不不同流动动型态及及其转变变过程，测测定流动动型态转转变时的的临界雷雷诺数。二、实验验原理

16、研究实验验证明：流体流流动存在在两种截截然不同同的型态态，主要要决定因因素为流流体的密密度和粘粘度、流流体流动动的速度度，以及及设备的的几何尺尺寸（在在圆形导导管中为为导管直直径）。将这些因因素整理理归纳为为一个无无因次数数群，称称该无因因次数群群为雷诺诺准数（或或雷诺数数），即即（11）式中导管管直径，mm；流体体密度，kkgmm；流体体粘度，PPass；流体体流速，mms；大量实验验测得：当雷诺诺准数小小于某一一下临界界值时，流流体流动动型态恒恒为层流流；当雷雷诺数大大于某一一上临界界值时，流流体流型型恒为湍湍流。在在上临界界值与下下临界值值之间，则则为不稳稳定的过过渡区域域。对于于圆形导

17、导管，下下临界雷雷诺数为为20000左右右，上临临界雷诺诺数为1100000。一一般情况况下，上上临界雷雷诺数为为40000时，即即可形成成湍流。应当指出出，层流流与湍流流之间并并非是突突然的转转变，而而是两者者之间相相隔一个个不稳定定过渡区区域，因因此，临临界雷诺诺数测定定值和流流型的转转变，在在一定程程度上受受一些不不稳定的的其他因因素的影影响。三、实验验装置雷诺试验验装置主主要由稳稳压溢流流水槽、试试验导管管和转子子流量计计等部分分组成，如如图1所所示。自自来水不不断注入入水槽并保持稳稳定溢流流。稳压压溢流水水槽的水水流经试试验导管管和流量量计，最最后排入入下水道道。稳压压溢流水水槽的溢

18、溢流水，也也直接排排入下水水道。图1雷雷诺实验验装置及及流程1. 示示踪剂瓶瓶；2. 稳压压溢流水水槽；33. 试试验导管管；4. 转子子流量计计；V01. 示踪踪剂调节节阀；VV02. 上水调调节阀；V033. 水水流量调调节阀；V04，VV05泄泄水阀；V066放风风阀四、实验验方法1、实验验前准备备工作：（1）实实验前，先先用自来来水充满满稳压溢溢流水槽槽。将适适量示踪踪剂（红红墨水）加加入贮瓶瓶内备用用，并排排尽贮瓶瓶与针头之间间管路内内的空气气。（2）实实验前，先先对转子子流量计计进行标标定，作作好流量量标定曲曲线。（3）用用温度计计测定水水温。实验操作作步骤：（1）开开启自来来水阀

19、门门，保持持稳压溢溢流水槽槽有一定定的溢流流量，以以保证试试验时具具有稳定定的压头头。（2）用用放风阀阀放去流流量计内内的空气气，再少少许开启启转子流流量计后后的调节节阀，将将流量调调至最小小值，以以便观察察稳定的的层流流流型，再再精细地地调节示示踪剂管管路阀，使使示踪剂剂（红墨墨水）的的注水流流速与试试验导管管内主体体流体的的流速相相近，一一般略低低于主体体流体的的流速为为宜。精精心调节节至能观观察到一一条平直直的红色色细流为为止。（3）缓缓慢地逐逐渐增大大调节阀阀的开度度，使水水通过试试验导管管的流速速平稳地地增大。直直至试验验导管内内直线流流动的红红色细流流开始发发生波动动时，记记下水的

20、的流量和和温度，以以供计算算临界雷雷诺数据据。（4）继继续缓慢慢地增加加调节阀阀开度，使使水流量量平稳地地增加。这这时，导导管内的的流体的的流型逐逐步由层层流向湍湍流过渡渡。当流流量增大大到某一一数据值值后，示示踪剂（红红墨水）一一进入试试验导管管，立即即被分散散呈烟雾雾状，这这时标明明流体的的流型已已进入湍湍流区域域。记下下水的流流量和温温度数据据，以供供计算上上临界雷雷诺数。这样实验验操作需需反复进进行数次次（至少少566次），以以便取得得较为准准确的实实验数据据。2、实验验操作注注意事项项：（1）本本实验示示踪剂采采用红墨墨水，它它由红墨墨水贮瓶瓶，经连连接软管管和注射射针头，注注入试验

21、验导管。应应注意适适当调节节注射针针头的位位置，使使针头位位于管轴轴线上为为佳。红红墨水的的注射速速度应与与主体流流体流速速相近（略略低些为为宜），因因此，随随着水流流速的增增大，需需相应地地细心调调节红墨墨水注射射流量，才才能得到到较好的的实验效效果。（2）在在实验过过程中，应应随时注注意稳压压水槽的的溢流水水量，随随着操作作流量的的变化，相相应调节节自来水水给水量量，防止止稳压槽槽内液面面下降或或泛滥事事故的发发生。（3）在在整个实实验过程程中，切切勿碰撞撞设备，操操作时也也要轻巧巧缓慢，以以免干扰扰流体流流动过程程的稳定定性。实实验过程程有一定定滞后现现象，因因此，调调节流量量过程切切勿

22、操之之过急，状状态确实实稳定之之后，再再继续调调节或记记录数据据。五、实验验结果1、实验验设备基基本参数数：试验验导管管管径mm.2、实验验数据记记录与整整理表1原始始数据序号qv/LL.h-1T/实验现象象观察流动动型态12345表2整理理数据序号qv/mm3.s-11d/mmsT/Pa.sskgmm临界Ree判别流动动型态123453、数据据处理过过程六、实验验结果分分析与讨讨论实验二、伯伯努利实实验实验人：同组人：时 间间： 年 月 日日 星星期 室室温 大气压压一、实验验目的流动流体体所具有有的总能能量是由由各种形形式的能能量所组组成，并并且各种种形式的的能量之之间又可可相互转转换。当

23、当流体在在导管内内作稳定定流动时时，在导导管的各各截面之之间的各各种形式式机械能能的变化化规律，可可由机械械能衡算算基本方方程来表表达。这这些规律律对于解解决流体体流动过过程的管管路计算算、流体体压强、流流速与流流量的测测量，以以及流体体输送等等问题，都都有着十十分重要要的作用用。本实验采采用一种种称之为为伯努利利试验仪仪的简单单装置，实实验观察察不可压压缩流体体在导管管内流动动时的各各种形式式机械能能的相互互转化现现象，并并验证机机械能衡衡算方程程（伯努努利方程程）。通通过实验验，加深深对流体体流动过过程基本本原理的的理解。二、实验验原理对于不可可压缩流流体，在在导管内内作稳定定流动，系系统

24、与环环境又无无功的交交换时，若若以单位位质量流流体为衡衡算基准准，则对对确定的的系统即即可列出出机械能能衡算方方程： Jkkg（11）若以单位位重量流流体为衡衡算基准准时，则则又可表表达为 m液柱柱（22）式中流体体的位压压头，mm液柱；流体体的压强强，Paa；流体体的平均均流速，mms；流体体密度，kkgmm；流动动系统内内因阻力力造成的的能量损损失，JJkgg；流动动系统内内因阻力力造成的的压头损损失，mm液柱。下标1和和2分别别为系统统的进口口和出口口两个截截面。不可流体体的机械械能衡算算方程，应应用于各各种具体体情况下下可作适适当简化化，例如如：（1）当当流体为为理想液液体时，于于是式

25、（11）和（22）可简简化为 JJkgg（33）mm液柱（44）该式即为为伯努利利（Beernooullli）方方程。（2）当当液体流流经的系系统为一一水平装装置的管管道时，则则（1）和和（2）式式又可简简化为Jkg（5） m液柱柱（66）（3）当当流体处处于静止止状态时时，则（11）和（22）式又又可简化化为Jkg（7）mm液柱（8）或者将上上式可改改写为（9）这就是流流体静力力学基本本方程。三、实验验装置本实验装装置主要要由试验验导管、稳稳压溢流流水槽和和三对测测压管所所组成。试验导管管为一水水平变径径圆管，沿沿程分三三处设置置测压管管。每处处测压管管由一对对并列的的测压管管组成，分分别测

26、量量该截面面处的静静压头和和冲压头（静静压头与与动压头头之和）。图1伯伯努利实实验装置置流程1. 稳稳压水槽槽；2. 试验验导管；3. 出口调调节阀；4. 静压头头测量管管；5. 冲压压头测量量管实验装置置的流程程如图11所示。液液体由稳稳压水槽槽流入试试验导管管，途径径直径分分别为220、330和220mmm的管子子，最后后排出设设备。流流体流量量由出口口调节阀阀调节。流流量需直直接由计计时称量量测定之之。四、实验验方法实验前，先先缓慢开开启进水水阀，充充满稳压压溢流水水槽，并并保持有有适量溢溢流水流流出，使使槽内液液面平稳稳不变。最最后，设设法排尽尽设备内内的空气气泡。实验可按按如下步步骤

27、进行行：（1）关关闭试验验导管出出口调节节阀，观观察和测测量液体体处于静静止状态态下各测测试点（AA、B和和C三点点）的压压强。（2）开开启试验验导管出出口调节节阀，观观察比较较液体在在流动情情况下的的各测试试点的压压头变化化。（3）缓缓慢开启启试验导导管的出出口调节节阀，测测量流体体在不同同流量下下的各测测试点的的静压头头、动压压头和损损失压头头。实验过程程中必须须注意如如下几点点：（1）实实验前一一定要将将试验导导管和测测压管中中的空气气泡排除除干净，否否则会干干扰实验验现象和和测量的的准确性性。（2）开开启进水水阀向稳稳压水槽槽注水，或或开关试试验导管管出口调调节阀时时，一定定要缓慢慢地

28、调节节开启程程度，并并随时注注意设备备内的变变化。（3）试试验过程程中需根根据测压压管量程程范围，确确定最小小和最大大流量。（4）为为了便于于观察测测压管的的液柱高高度，可可在临实实验测定定前，向向各测压压管滴入入几滴红红墨水。五、实验验结果1、测量量并记录录实验基基本参数数流体种类类：试验导管管内径：20mmm30mmm20mmm实验系统统的总压压：4550mmmH2O2、非流流体体系系的机械械能分布布及其转转换（1）实实验数据据记录（2）验验证流体体静力学学方程表1流体体静力学学基本方方程验证证T/kgmm各测试点点的静压压头/mmmH22O各测试点点的静压压强/ppa3、流动动体系的的机

29、械能能分布及及其转换换（1）实实验原始始数据记记录（自自制表格格）（2）流流动流体体的机械械能衡算算表2流动动流体的的机械能能衡算方方程序号123456T/kgmm静压头(mmHH2O)压强(Pa)动压头(mmHH2O)损失压头(mmHH2O)（3）数数据处理理过程六、实验验结果分分析与讨讨论实验三、管管路流体体阻力的的测定实验人：同组人：时 间间： 年 月 日日 星星期 室温温 大气压压一、实验验目的研究管路路系统中中的流体体流动和和输送，其其中重要要的问题题之一，是是确定流流体在流流动过程程中的能能量损耗耗。流体流动动时的能能量损耗耗（压头头损失），主主要由于于管路系系统中存存在着各各种阻

30、力力。管路路中的各各种阻力力可分为为沿程阻阻力（直直管阻力力）和局局部阻力力两大类类。本实验的的目的，是是以实验验方法直直接测定定直管摩摩擦系数数和局部部管件局局部阻力力系数。二、实验验原理当不可压压缩流体体在圆形形导管中中流动时时，在管管路系统统内任意意二个截截面之间间列出机机械能衡衡算方程程为Jkg（1）或m液液柱（22）式中流体体的位压压头，mm液柱；流体体的压强强，Paa；流体体的平均均流速，mms；流体体密度，kkgmm；流动动系统内内因阻力力造成的的能量损损失，JJkgg；单位位重量流流体因流流体阻力力所造成成的能量量损失，即即所谓压压头损失失，m液液柱；符号下标标1和22分别表表

31、示上游游和下游游截面上上的数值值。假若：（1）水水作为试试验物系系，则水水可视为为不可压压缩液体体；（22）试验验导管是是按水平平装置的的，则；（33）试验验导管的的上下游游截面上上的横截截面积相相同，则则。因此（11）和（22）两式式分别可可简化为为Jkg（33）mm液柱（4）由此可见见，因阻阻力造成成的能量量损失（压压头损失失），可可由管路路系统的的两截面面之间的的压力差差（压头头差）来来测定。当流体在在圆形直直管内流流动时，流流体因摩摩擦阻力力所造成成的能量量损失（压压头损失失），有有如下一一般关系系：Jkg（55）或m液柱柱（66）式中：圆圆形直管管的管径径，m；圆形形直管的的长度，m

32、m；圆形形直管中中流体的的平均流流速，mms；摩擦擦系数，无因次次。大量实验验研究表表明：摩摩擦系数数与流体体的密度度和粘度度，管径径、流速速和管壁壁粗糙度度有关。应应用因次次分析的的方法，可可以得出出摩擦系系数与雷雷诺数和和管壁相相对粗糙糙度存在在函数关关系，即即（77）通过实验验测得和和数据，可可以在双双对数坐坐标上标标绘出实实验曲线线。当20000时，摩摩擦系数数与管壁壁粗糙度度无关。当当流体在在直管中中呈湍流流时，不不仅与雷雷诺数有有关，而而且与管管壁相对对粗糙度度有关。当流体流流过管路路系统时时，因遇遇各种管管件、阀阀门和测测量仪表表等而产产生局部部阻力，所所造成的的能量损损失（压压

33、头损失失），有有如下一一般关系系式：Jkkg（88）m液柱柱 （9）式中：连连接管件件等的直直管中流流体的平平均流速速，ms；局部部阻力系系数无无因次。由于造成成局部阻阻力的原原因和条条件极为为复杂，各各种局部部阻力系系数的具具体数值值，都需需要通过过实验直直接测定定。应用式（66）（99）计算算直管摩摩擦系数数和局部部管件局局部阻力力系数时时，式中中流速为为直管或或连接管管件等的的直管中中流体的的平均流流速，mms，其其值由孔孔板流量量计测定定。 （110） （111）式中：直直管或连连接管件件等的直直管中流流体的平平均流速速，ms；孔板板流量计计管径中中流体的的平均流流速，mms；式中：d

34、0孔板流流量计孔孔径，mm；d直直管或连连接管件件等的直直管管径径，m；孔板板流量计计的压差差计读数数，mHH2O.孔板板流量计计的孔流流系数，=0.6613三、实验验装置本实验装装置主要要是由循循环水系系统（或或高位稳稳压水槽槽）、试试验管路路系统和和高位排排气水槽槽串联组组合而成成。每条条测试管管的测压压口通过过转换阀阀组与压压差计连连通。压差由一一倒置UU形水柱柱压差计计显示。孔孔板流量量计的读读数由另另一倒置置U形水水柱压差差计显示示。该装装置的流流程如图图1所示示。图1管管路流体体阻力实实验装置置流程1. 循循环水泵泵；2. 光滑滑试验管管；3. 粗糙糙试验管管；4. 扩大大与缩小小

35、试验管管；5. 孔板板流量计计；6. 阀阀门；77. 转转换阀组组；8. 高位位排气水水槽试验管路路系统是是由五条条玻璃直直管平行行排列，经经U形弯弯管串联联连接而而成。每每条直管管上分别别配置光光滑管、粗粗糙管、骤骤然扩大大与缩小小管、阀阀门和孔孔板流量量计。每每根试验验管测试试段长度度，即两两测压口口距离均均为0.6m。流流程图中中标出符符号G和和D分别别表示上上游测压压口（高高压侧）和和下游测测压口（低低压侧）。测测压口位位置的配配置，以以保证上上游测压压口距UU形弯管管接口的的距离，以以及下游游测压口口距离造成局局部阻力力处的距距离，均均大于550倍管管径。作为试验验用水，用用循环水水

36、泵或直直接用自自来水由由循环水水槽送入入试验管管路系统统，由下下而上依依次流经经各种流流体阻力力试验管管，最后后充入高高位排气气水槽。由由高位排排气水槽槽溢流出出来的水水，返回回循环水水槽。水在试验验管路中中的流速速，通过过调节阀阀加以调调节。流流量由试试验管路路中的孔孔板流量量计测量量，并由由压差计计显示读读数。四、实验验方法实验前准准备工作作须按如如下步骤骤顺序进进行操作作：（1）先先将水灌灌满循环环水槽，然然后关闭闭试验导导管入口口的调节节阀，再再启动循循环水泵泵。待运转正正常后，先先将试验验导管中中的旋塞塞阀全部部打开，并并关闭转转换阀组组中的全全部旋塞塞，然后后缓慢开开启试验验导管的

37、的入口调调节阀。当当水流满满整个试试验导管管，并在在高位排排气水槽槽中有溢溢流水排排出时，关关闭调节节阀，停停泵。（2）检检查循环环水槽中中的水位位，一般般需要再再补充些些水，防防止水面面低于泵泵吸入口口。（3）逐逐一检查查并排除除试验导导管和联联接管线线中可能能存在的的空气泡泡。排除除气泡的的方法是是，先将将转换阀阀组中被被栓一组组测压口口旋塞打打开，然然后打开开倒置UU形水柱柱压差计计顶部的的放空阀阀，直至至排尽气气泡再关关闭放空空阀，必必要时可可在流体体流动状状态下，按按上述方方法排除除气泡。（4）调调节倒置置U形压压差计的的水柱高高度。先先将转换换阀组上上的旋塞塞全部关关闭，然然后打开

38、开压差计计顶部放放空阀，再再缓慢开开启转换换阀组中中的放空空阀，这这时压差差计中液液面徐徐徐下降。当当压差计计中的水水柱高度度居于标标尺中间间部位时时，关闭闭转换阀阀组中的的放空阀阀。为了了便于观观察，在在临实验验前，可可由压差差计顶部部的放空空处，滴滴入几滴滴红墨水水，将压压差计水水柱染红红。（5）在在高位排排水槽中中悬挂一一支温度度计，用用以测量量水的温温度。（6）实实验前需需对孔板板流量计计进行标标定，作作出流量量标定曲曲线。实验测定定时，按按如下步步骤进行行操作：（1）先先检查试试验导管管中旋塞塞是否置置于全开开位置，其其余测压压旋塞和和试验系系统入口口调节阀阀是否全全部关闭闭。检查查

39、毕启动动循环水水泵。（2）待待泵运转转正常后后，根据据需要缓缓慢开启启调节阀阀调节流流量，流流量大小小由孔板板流量计计的压差差计显示示。（3）待待流量稳稳定后，将将转换阀阀组中，与与需要测测定管路路相连的的一组旋旋塞置于于全开位位置。这这时测压压口与倒倒置U形形水柱压压差计接接通，即即可记录录由压差差计显示示出压强强降。（4）当当需改换换测试部部位时，只只需将转转换阀组组由一组组旋塞切切换为另另一组旋旋塞。例例如，将将G1和D1一组旋旋塞关闭闭，打开开另一组组G2和D2旋塞。这这时，压压差计与与G1和D1测压口口断开，而而与G22和D2测压口口接通，压压差计显显示读数数即为第第二支测测试管的的

40、压强降降。以此此类推。（5）改改变流量量，重复复上述操操作，测测得各试试验导管管中不同同流速下下的压强强降。（6）当当测定旋旋塞在同同一流量量不同开开度的流流体阻力力时，由由于旋塞塞开度变变小，流流量必然然会随之之下降，为为了保持持流量不不变，需需将入口口调节阀阀作相应应调节。（7）每每测定一一组流量量与压强强降数据据，同时时记录水水的温度度。实验注意意事项：（1）实实验前务务必将系系统内存存留的气气泡排除除干净，否否则实验验不能达达到预期期效果。（2）若若实验装装置旋转转不用时时，尤其其是冬季季，应将将管路系系统和水水槽内水水排放干干净。五、实验验结果（1）实实验基本本参数试验导管管的内径径

41、17 mm试验导管管的测试试段长度度0.66 m粗糙管的的粗糙度度mm粗糙管的的相对粗粗糙度孔板流量量计的孔孔径11mm旋塞的全全开孔径径12mm孔板流量量计的孔孔流系数数 =0.66113（2）实实验数据据列入表表1表22：列出出表中各各项计算算公式（3）标标绘实验验曲线（4）数数据处理理过程表1 原始数数据序号12345T/Pa.sskgmm孔板流量量计的压压差计读读数mmmH2O光滑管压压头损失失mmHH2O粗糙管压压头损失失mmHH2O孔板流量量计压头头损失mmH22O旋塞压头头损失mmmH22O表2整理理数据序号12345流速ms流量qvv/m3.s-11雷诺准数数光滑管摩摩擦系数数粗糙管摩摩擦系数数孔板流量量计局部部阻力系系数旋塞局部部阻力系系数（全全开）六、实验验结果分分析与讨讨论实验四 套管管换热器器液-液液热交换换实验实验人：同组人：时 间间： 年 月 日日 星星期 室室温 大大气压