一、概述
本实验装置可以测定对比：DN20粗糙直管、光滑管和阀门等阻力系数。在实际生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动阻力。流体在流动过程中为克服流动阻力必定要消耗能量。流体流动阻力产生根本的原因是流体具有粘性，流动时存在着内磨擦，而固定的管壁或其它形状固体壁面，促使流动流体的内部发生相对运动，为流体流动阻力的产生提供了条件，因此液体阻力的大小与流体的物性、流动状况及壁面等因素有关。流体在流动系统中作定态流动时，流体在各截面上的流速、密度、压强等物理参数仅随位置而改变而不随时间而变。
二、设备性能及主要技术参数
1、该实验装置主要由：离心泵、蓄水箱、沿程阻力光滑管、沿程阻力粗糙管、局部阻力管、U型压差计、涡轮流量计、流量显示仪阀门、实验台架及电控箱等组成。
2、光滑直管段：管径DN-20mm、管长L=1.7m、测压段L=1.3m，材质：不锈钢管。
3、粗糙直管段：管径DN-18mm、管长L=1.7m、测压段L=0.5m，材质：镀锌铁管。
4、局部阻力直管段:管径DN-20mm；管长L=1.7m、测压段L=1.3m，材质：不锈钢管。
5、涡轮流量计：量程（0.8～8m³／h),精度0.5。
6、水泵参数:流量:5m³／h，扬程:20m，电机功率:750W。
7、蓄水箱为不锈钢材质，容积约80L。
三、实验目的
1、掌握流体流经直管和阀门时的阻力损失和测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2、测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re的关系。
3、测定流体流经闸阀时的局部阻力系数x。
四、实验原理
a)直管阻力与局部阻力实验：
流体阻力产生的根源是流体具有粘性，流动时存在内摩擦。而壁的形状则促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。流动阻力可分为直管阻力和局部阻力。
流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。因此，流动阻力的测定颇为重要。从流程图可知水从贮槽由泵输出，经流量计计量后，再流经管道后回到水槽，循环利用。改变流量并测定直管与管件的相应压差，即可测得流体流动阻力。
b)直管阻力磨擦系数λ的测定
直管阻力是流体流经直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失h_f。
对于等直径水平直管段根据两测压点间的柏努利方程有：


式中：l—直管长度（m）
d—管内径（m）
ΔP—流体流经直管的压强降（Pa）
u—流体截面平均流速（m/s）
ρ—流体密度（kg/m³）
由式（1-1）可知，欲测定λ，需知道I、d、（P₁-P₂）、u、ρ等。
1）若测得流体温度，则可查得流体的ρ值。
2）若测得流量，则由管径可计算流速u。
两测压点间的压降ΔP，可由仪表直接读数。
c)局部阻力系数ζ的测定
局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门局部位置时所引起的阻力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列柏努利方程有：
（1-4）
即：
式中：ζ—局部阻力系数
ΔP—局部阻力压强降（Pa）
式（1—4）中ρ、u、ΔP等的测定同直管阻力测定方法。

五、实验流程图

a)、实验流程
实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。
水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用压差传感器测量。
b)、装置参数