流體流動阻力實驗裝置，流動阻力演示臺
2024-07-01 06:34
1. 掌握流體靜力學基本原理，了解流體靜壓力分布規律；
2. 學習測量流體靜壓力的方法，掌握測量流體靜壓力的儀器和設備；
3. 通過實驗研究流體在管道中的流動特性，分析流體流動阻力的影響因素；
4. 提高學生動手操作能力，培養學生嚴謹的科學研究態度。
二、實驗器材與材料
1. 實驗裝置：管道、泵、流量計、壓力計、流量閥、壓力閥等；
2. 實驗液體：水或油；
3. 實驗材料：軟管、連接件等。
三、實驗原理
1. 流體靜力學基本原理：流體靜壓力是作用在流體單位面積上的垂直于流體流速方向的壓力。流體靜壓力分布規律有連續性分布規律和不連續性分布規律；
2. 測量流體靜壓力的方法：利用帕斯卡定律(Pa)和泊肅葉定律(Po),通過測量流體靜壓力、流速和截面積來計算流體的密度；
3. 分析流體流動阻力的影響因素：流體流動阻力與流體黏度、速度梯度、管道粗糙度等因素有關。
四、實驗步驟與方法
1. 組裝實驗裝置：根據實驗需要，將管道、泵、流量計、壓力計、流量閥、壓力閥等組裝成一個完整的實驗系統；
2. 調整泵的轉速和電流，使泵產生一定的流量和壓力；
3. 測量并記錄入口處的靜壓力和出口處的動壓力，以及進出口之間的壓差；
4. 通過調整流量閥和壓力閥的開度，改變流量和壓力的大小；
5. 觀察并記錄實驗過程中的現象，分析流體流動阻力的影響因素。
五、實驗數據處理與分析
1. 根據測量數據，繪制流體靜壓力-時間曲線；
2. 利用帕斯卡定律和泊肅葉定律，計算出流體的密度；
3. 根據流體黏度、速度梯度、管道粗糙度等因素，分析流體流動阻力的影響因素；
4. 通過對比不同條件下的實驗數據，得出結論。
六、實驗總結與展望
通過本次實驗，我們掌握了流體靜力學基本原理，了解了流體靜壓力分布規律，學會了測量流體靜壓力的方法，掌握了測量流體靜壓力的儀器和設備。同時，我們通過實驗研究了流體在管道中的流動特性，分析了流體流動阻力的影響因素。這對于我們今后深入學習流體力學、研究流體在各種工程領域中的應用具有重要的意義。
DB-ZL 流體流動阻力實驗裝置
| 技術指標 | 說 明 | |||
| 裝置特點 |
實驗裝置數據穩定，重現性好，能給實驗者較明確的流體阻力概念。 2、整個裝置美觀大方，結構設計合理，具備強烈的工程化氣息，能夠充分體現現代化實驗室的概念。 3、設備布局合理、美觀，結構清晰，整體感強，能夠在實驗室中體現主實驗設備的概念。 4、設備整體為自行式框架結構，并安裝有禁錮腳，便于系統的拆卸檢修和搬運。 5、管路取壓采用工業標準均壓環方式，取壓穩定、準確；采用差壓傳感器測量，工藝美觀，操作方便。 6、整套系統采用標準工業儀表控制系統，可進行化工原理實驗，也是過程自動化及化工檢測儀表實驗的良好平臺。 7、裝置設計可360度觀察，實現全方位教學與實驗。 |
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| 裝置功能 |
1、學習直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系數λ的測定方法。 2、掌握不同流量下摩擦系數λ與雷諾數Re之間關系及其變化規律。驗證在層流、過渡流、湍流區內λ與Re的關系曲線。 3、測定湍流狀態下流體流經閥門時的局部阻力系數。 4、采用四點測壓法精確測定局部阻力。 5、全觸摸集成化控制，高穩定數據傳輸，硬件加密。 |
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| 設計參數 |
流體阻力： 光滑管：雷諾數：500～30000，液體流量：20～1600 L/h，壓差范圍：1～100KPa。常溫、常壓操作。 粗糙管：雷諾數：500～30000，液體流量：20～1600L/h，壓差范圍：5～150KPa。常溫、常壓操作。 閥門局部阻力：雷諾數：2000～15000，液體流量：100～1600 L/h，壓差范圍：10～150KPa。常溫、常壓操作。 |
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| 公用設施 |
水：裝置自帶水箱，連接自來水。實驗時經離心泵進入測試管路，循環使用。 電：電壓AC220V，功率1.0KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。 實驗物料：清潔自來水，外配設備：無。 |
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| 主要設備 |
1、粗管測量段：304不銹鋼光滑管，管內徑d—12mm，管長1500mm 2、細管測量段：304不銹鋼粗糙管，管內徑d—10mm， 1500mm 3、局部阻力： 304不銹鋼局部管，管內徑d—20mm，1500mm，上裝閥門一個 4、渦輪流量傳感器：量程0.1-2 m3//h，分辨率0.001 m3/h，4-20mA遠傳輸出數字顯示，流量檢測機構。 5、壓差傳感器：壓差范圍：0～150KPa，分辨率0.01 KPa，4-20mA輸出數字顯示，壓力檢測機構。 6、循環水箱：容積約80L，帶貯水排空底閥，管路循環回水與泵吸入口間隔板設計。 7、管路：304衛生級不銹鋼材質，采用不銹鋼快裝活接與管路連接。 8、溫度傳感器：Pt100，分辨率0.1℃，精度0.5%。 9、304不銹鋼離心泵：功率550W，最大流量6 m3/h。 10、電器：接觸器、開關、漏電保護空氣開關。 11、中央處理器：執行速度0.64μs，內存容量16K，功能：數據處理運算。 12、模擬模塊：高達16位分辨率，總和精度±0.5%，內建RS485通訊模式。 13、溫度模塊：分辨率0.1℃，精度0.5%，內建RS485通訊模式。 14、顯示終端：采用一體機平板觸摸電腦，全程數字化觸摸屏控制操作。HMI：投射式觸控技術，5000萬次觸摸點，內存4G，功能：中央處理器數據顯示控制。 15、額定電壓：220V，總功率：1.0kW。 16、外形尺寸：2400×580×1800mm（長×寬×高），外形為可移動式設計，帶剎車輪，高品質鋁合金型材框架，無焊接點，安裝拆卸方便，水平調節支撐型腳輪. 17、工程化標識：包含設備位號、管路流向箭頭及標識、閥門位號等工程化設備理 念配套，使學生處于安全的實驗操作環境中，學會工程化管路標識認知，培養學生 工程化理念。 18、配套測控軟件可以實現實驗數據實時在線采集顯示數據、曲線及設備運行狀態等。通過WIFI技術實現終端覆蓋。 |
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測控組成 |
變量 | 檢測機構 | 顯示機構 | 執行機構 |
| 水流量 | 渦輪流量計 | 觸摸屏 | 手動閥控 | |
| 壓差 | 壓差傳感器 | 觸摸屏 | 無 | |
| 液體溫度 | PT100鉑電阻 | 觸摸屏 | 無 | |