黄铜卡套异径接头安装方向对局部阻力系数影响水力学实测

测试背景与目的

具有黄铜材质的卡套异径接头, 被广泛应用于气动、液压以及仪表管路系统之中, 其大小两端的结构存在差异, 这种差异会直接对流体通过时产生的压力损失以及局部阻力系数有影响。为了能够真实地评估不同的安装方向, 也就是大端进小端出与小端进大端出这两种情况, 对于水力性能所造成的影响, 在本次过程中通过水力学实测的方式, 获取具体的数据, 以此为工程选型以及管路设计来提供参考。

测试对象与条件

用于测试的样品是, 黄铜材质的卡套异径接头, 其规格是, DN10×DN6, 也就是说大端的内径为10mm, 小端的内径为6mm。

进行测试所使用的介质是清水, 其温度为25℃ , 具有密度是998kg每立方米 , 动力粘度为0.89乘以10的负3次方Pa·s。

流量测试范围是这样: 从0,2个立方米每小时起, 一直到1.0个立方米每小时, 与之对应的流速区间是, 从0.7米每秒开始, 直至3.5米每秒（此流速按照大端截面来进行计算）。

测试所用设备有, 具备高精度测量能力的电磁流量计, 其精度为正负百分之零点五, 还有精确度为正负百分之零点零七五的差压变送器, 再加上负责数据采集的系统。

测试方法与步骤

1. 分开来进行两种方向的安装, 其中一种方向是方向A, 也就是大端进行进水操作, 小端开展出水操作, 而另一种方向是方向B, 亦即小端进行进水操作, 大端开展出水操作。

2. 在流量保持恒定的状况下, 对接头前后的压差ΔP展开记录, 针对每一组数据, 都要重复进行3次操作, 而后再求取其均值。

3. 根据达西-魏斯巴赫公式和局部阻力系数公式：

\[

变化的压强, 等于, 阻力系数, 乘上, 流体密度, 乘上, 流速平方, 除以, 二，的积。

\]

计算局部阻力系数这个ζ时, 其中这个v要取大端或者小端之处的流速, 然后统一以大端流速当作基准来进行对比。

测试结果与分析

1. 压力损失对比：

方向A（从大变到小）: 当流量处于0.5立方米每小时的时候, 压力差等于1.82千帕；要是流量为1.0立方米每小时, 此时压力差是7.15千帕。

方向B（从小变大）: 当流量是0.5立方米每小时的时候, ΔP等于2.31千帕；在流量为1.0立方米每小时之际, ΔP为9.48千帕。

在方向B上, 其压力损失呈现这样的情况, 平均而言, 相较于方向A, 要高出大约30%到35%, 此情况明确显示出, 当处于小端进大端出的状态时, 流道的突扩表现得更为显著, 并且涡流损伤也更大。

2. 局部阻力系数ζ（以大端流速为基准）：

区间方向A: ζ处于0.35至0.40这个范围以内, 随着雷诺数额增加呈现出稍微有所下降的态势, 进而趋向于稳定状态。

方向B, ζ处于0.55至0.65的范围之内, 其整体状况高于方向A, 并且在低流量的情况下, 波动稍微大一些。

3. 水力学机理：

流体加速的方向A是渐缩流道, 其边界层分离较弱, 能量损失相对小。

方向B算是突扩流道, 小端那儿高速射流进入大端之后, 形成强烈回流区, 摩擦以及涡耗散加深, 阻力系数显著增大。

工程建议

于管路设计这个范畴之内呢, 要是有必要去运用黄铜卡套异径接头的话, 那么优先选取大端朝着小端出去的这个方向, 如此一来能够把压损降低大概30%。

对于那些对于压降有着敏感特性的控制系统, 或者是气动回路, 应当要标注出安装方向, 以此来避免因为反装从而导致能耗出现增加的情况, 或者是流量变得不足。

实际进行应用操作的时候, 还需要去考虑在接头之前与之后直管段的长度, 这个长度建议要在大于或者等于10倍管径的情况, 以此来减少入口处产生的湍流对于实测数值所造成的影响。

本次通过水力学实测进行对比, 证实了黄铜卡套异径接头的局部阻力系数和安装方向存在很强的相关性。在大端进、小端出的方向, 压损更低, 因而推荐在工程当中优先予以采用。所测得到的ζ值能够作为系统水力计算的参考依据。