读图可知,受某些因素影响,本次实验测得的摩擦系数比理论值偏小,但实验值与理论值都随Re的增大而逐渐减小。另外,通过数据也可看出,随Re的增大,相对误差逐渐减小。 4. 闸阀在不同开度时的阻力系数ξ。
在实验条件下,平均温度为21℃,查表后由内插法得??=998.4????/??3。 对于一段管路来说,其总阻力损失应为直管的摩擦阻力损失与管件的局部阻力之和。计算式为:????′=
????2(????+ξ)2=
?????′??,因此
2?????′??ξ=??? 2??????其中,由光滑管测量数据可知,流量为??3/??时,其??=0.0211;流量为??3/??时,其??=0.0233;??=
??。分别带入上述公式,可得到在900????2不同开度下阀门的局部阻力系数ξ如下表所示
类型 序号 流量Q(??3/??) 压差?????? ??(??/??) 半开 1 2 1 全开 2 ξ
计算得半开时,阀门的局部阻力系数ξ平均值为,全开时为。查教材表
可知,闸阀在半开时的局部阻力系数理论值为,全开时为。因此半开时的相对误差为%,全开时的相对误差为%。 六、实验结果评价与分析
1. 在粗糙管实验中,测得的数据及曲线趋势与理论曲线比较吻合,但求出的相对粗糙度()小于教材附表中查得同种材质的标准绝对粗糙度(),
分析其原因可能是:
(1)所用粗糙管在长期使用后粗糙度降低。
(2)测量过程中所测压差值小于实际值,或流量的测定偏小,导致λ值偏小。
(3)所使用的水已经在蓄水池中存放多时,且并不纯净,不能保证其粘度、密度等参数与理想状态相同。
2. 由光滑管的误差计算可以看出,随Re的增大,相对误差逐渐减小。说明随流体流速的增加,其他因素的影响逐渐变小,测得的摩擦系数越来越接近于理论值。
3.由局部阻力系数的测定结果可知,流体流速的变化对相同开度的闸阀下测得的局部阻力系数影响不大。从而可知局部阻力系数在实验条件变化下变化较小。
4.实验中的误差分析:
(1)调解仪器状态时仪器无法处于完全稳定的状态,读数不准确。 (2)在读取数据时,由于流动过程本身有一定的脉动性,压差不能保持稳定,有上下波动的情况,压差计的数据不断变化,读取的数据是一个范围内的平均值,不稳定,影响结果。
(3)在实验过程中,由于液体流动和管壁有摩擦,会产生热量导致温度变化,且该变化在管道中各部也不完全相同,属分布参数,而温度变送器仅检测所在点温度,不具有完全代表性。而我们在数据处理时,仅能取温度平均值来查相关参数,造成一定误差。 七、思考题
1. 以水为工作流体所测得λ?Re关系能否适用于其他种类的牛顿型流体请说明原因。
答:不能。因为其他牛顿型流体的物理性质,如密度、粘度等与水不同,而λ、Re与密度、粘度等都有关,所以不能适用于其他流体。
2. 如果要增加雷诺数的范围,可采取哪些措施
答:可以更改流体的温度、粘度,更改管径,来增加雷诺数的范围。
3. 测出的直管摩擦阻力与直管的放置状态有关吗请说明原因。 答:三种情况下的管径和管长是相同的,根据伯努利方程推出直管摩擦阻力hf=
?pfρ
,而R1=R2=R3因此测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态无关。
4. 离心泵启动前,出口阀处于什么状态为什么关闭离心泵时,出口阀处于什么状态为什么
答:离心泵启动前,出口阀应处于关闭状态。这样做的原因是使泵在最小功率下启动。关闭离心泵时,也应关闭出口阀,原因是防止泵停止工作时管道水突然倒流。
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