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篇一：沿程水頭損失實驗

沿程水頭損失實驗

一、實驗?zāi)康囊?/p>

1、加深了解圓管層流和紊流的沿程水頭損失隨平均流速變化的規(guī)律，繪制

lghf~lgv曲線；

2、掌握管道沿程阻力系數(shù)的量測技術(shù)和應(yīng)用氣—水壓差計及電測儀測量壓差的方法；

3、將測得的Re~?關(guān)系值與莫迪圖對比，分析其合理性，進(jìn)一步提高實驗成果分析能力。二、實驗裝置

本實驗的裝置如圖7.1所示

圖7.1自循環(huán)沿程水頭損失實驗裝置圖

1．自循環(huán)高壓恒定全自動供水器；2．實驗臺；3．回水管；4．水壓差計；6．實驗管道；7．水銀壓差計；8．滑支測量尺；9．測壓點；10．實驗流量調(diào)節(jié)閥；11．供水管與供水閥；12．旁通管與旁通閥；13．穩(wěn)壓筒。

根據(jù)壓差測法不同，有兩種方式測壓差：1、低壓差時用水壓差計量測；

2、高壓差時用電子量測儀（簡稱電測儀）量測(但本儀器暫時不能測定高壓)。

本實驗裝置配備有：1、自動水泵與穩(wěn)壓器

自循環(huán)高壓恒定全自動供水器由離心泵、自動壓力開關(guān)、氣—水壓力罐式穩(wěn)壓器等組成。壓力超高時能自動停機(jī)，過低時能自動開機(jī)。為避免因水泵直接向?qū)嶒灩艿拦┧斐傻膲毫Σ▌拥扔绊懀x心泵的輸水是先進(jìn)入穩(wěn)壓器的壓力罐，經(jīng)穩(wěn)壓后再送向?qū)嶒灩艿馈?/p>

2

4

圖7.2

1.壓力傳感器；2.排氣旋鈕；3.連接管；4.主機(jī)

2、旁通管與旁通閥

由于本實驗裝置所采用水泵的特性，在供小流量時有可能時開時停，從而造成供水壓力的較大波動，為了避免這種情況出現(xiàn)，供水器設(shè)有與蓄水箱直通的旁通管（圖中未標(biāo)出）。通過分流可使水泵持續(xù)穩(wěn)定運行。旁通管中設(shè)有調(diào)節(jié)分流量至蓄水箱的閥門，即旁通閥，實驗流量隨旁通閥開度減小（分流量減?。┒龃蟆嶋H上旁通閥又是本裝置用以調(diào)節(jié)流量的重要閥門之一。

3、穩(wěn)壓筒為了簡化排氣，并防止實驗中再進(jìn)氣，在傳感器前連接由2只充水（不滿頂）之密封立筒構(gòu)成。

4、電測儀由壓力傳感器和主機(jī)兩部分組成，經(jīng)由連通管將其接入測點（圖7.2），壓差讀數(shù)（以厘米水柱為單位）通過主機(jī)顯示。三、實驗原理

Lu2

??hf??由范寧公式?d2（1）?p?2d2gdh

?得??22（2）

Lu?Lu

?p

Re?64/?（3）

四、實驗方法與步驟

準(zhǔn)備I對照裝置圖和說明，搞清各組成部件的名稱、作用及其工作原理；檢查蓄水箱水位是否夠高及旁通閥是否已關(guān)閉。否則予以補水并關(guān)閉閥門；記錄有關(guān)實驗常數(shù)：工作管內(nèi)徑d（8mm）和實驗管長L（85cm）。

準(zhǔn)備II啟動水泵。本供水裝置采用的是自動水泵，接通電源，全開旁通閥，打開進(jìn)水閥，水泵自動開啟供水。

準(zhǔn)備III調(diào)通量測系統(tǒng)。

1、夾緊水壓計止水夾和關(guān)閉u形管的排氣閥，打開出水閥和進(jìn)水閥（逆時針），關(guān)閉旁通閥（順時針），啟動水泵排除管道中的氣體。

2、全開旁通閥、關(guān)閉出水閥，插上u形管的排氣出水管，松開u形管水壓計的止水夾，并旋松水壓計的旋塞F1，排除水壓計中的氣體。隨后，關(guān)進(jìn)水閥，開出水閥10，拔開u形管上的排氣出水管，使水壓計的液面降至標(biāo)尺零附近，即旋緊水壓計上的排氣塞F1。水壓計齊平即可開始做實驗，否則需重調(diào)。

3、通過調(diào)節(jié)旁通閥或進(jìn)水閥或出水閥來調(diào)節(jié)流量，使得u形壓差計產(chǎn)生壓差，用直尺量出水柱（壓差）的高度，并記錄。每次調(diào)節(jié)流量時，均需穩(wěn)定2-3分鐘，測流時間不小于15秒；同時測流量（不得小于15秒）和水箱中水的溫度。

層流段：應(yīng)在水壓計?h~20mmh2o（冬季）]量程2o（夏季）[?h~30mmh范圍內(nèi)，測記3組以上數(shù)據(jù)。

4、結(jié)束實驗前，應(yīng)全開旁通閥，關(guān)閉出水閥，檢查水壓計是否齊平，齊平則下一組可以直接進(jìn)行測流實驗，否則需先排氣后方可進(jìn)行。最后一組做完實驗后，檢查水壓計是否齊平，齊平則關(guān)閉進(jìn)水閥，切斷電源。否則，表明壓力計已進(jìn)氣，需重做實驗。五、實驗記錄和數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄：每組測流時間：20s

實驗所得圖

莫迪圖

實驗總結(jié)：

對于我們組的損失實驗，由于整個實驗本身的操作比較簡單，在加上有研究生師姐在一旁指導(dǎo)，并沒有出現(xiàn)操作上的明顯失誤。我們本來以為水平管里水的運動狀態(tài)是層流狀態(tài)，不過從實驗得出的數(shù)據(jù)來分析雷諾數(shù)達(dá)到了6000-8000這個范圍，明顯超出了層流范圍，屬于湍流運動，所以說空想和實驗還是有差別的。其次，根據(jù)我們實驗數(shù)據(jù)繪制的λ—Re關(guān)系圖，與圖1-39對比走勢符合，都是雷諾數(shù)隨實驗水流速率變大和摩擦系數(shù)減小而變大的。需要說一下的是，最開始畫圖直接按照各族順序畫圖，得到的曲線最后是拐向上的，以為實驗出現(xiàn)問題，結(jié)果分析才發(fā)現(xiàn)是因為操作過程中沒有按照一定變化規(guī)律調(diào)節(jié)流速導(dǎo)致出現(xiàn)問題，并不是數(shù)據(jù)問題，所以以后實驗中操作還應(yīng)該再嚴(yán)謹(jǐn)一些。

篇二：沿程阻力的實驗報告

中國石油大學(xué)（華東）工程流體力學(xué)實驗報告

實驗日期：成績：

班級：學(xué)號：姓名：教師：

同組者：

實驗七、沿程阻力實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握測定鍍鋅鐵管管(:沿程水頭損失實驗報告)道沿程阻力系數(shù)的方法。2.在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制λ-Re關(guān)系曲線。

3.進(jìn)一步理解沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。

二、實驗裝置

本實驗采用管流實驗裝置中的第1根管路，即實驗裝置中最細(xì)的管路。在測量較大壓差時，采用兩用式壓差計中的汞-水壓差計；壓差較小時換用水-氣壓差計。

另外，還需要的測量工具有量水箱、量筒、秒表、溫度計、水的粘溫表。

F1——；F2——；F3——c——；V——K——

圖7-1管流綜合實驗裝置流程圖

三、實驗原理

本實驗所用的管路水平放置且等直徑，因此利用能量方程可以推導(dǎo)出管路兩點間的沿程水力損失計算公式為：

hf

Lv2

（1-7-1）???

D2g

式中λ——沿程阻力系數(shù)；

L——實驗管段兩端面之間的距離，m；D——實驗管內(nèi)徑，m；

g——重力加速度（g=9.8m/s2）；v——管內(nèi)平均流速，m/s；

hf——沿程水頭損失（由壓差計測定），m。由式（1-7-1）可以得到沿程阻力系數(shù)λ的表達(dá)式：

??2g

Dhf

?2（1-7-2）Lv

沿程阻力系數(shù)λ在層流時只與雷諾數(shù)有關(guān)，在紊流時與雷諾數(shù)、管壁粗糙度都有關(guān)。

當(dāng)實驗管路粗糙度保持不變時，可以得到該管的λ-Re關(guān)系曲線。

四、實驗要求

1．有關(guān)常數(shù)實驗裝置編號：no.4管路直徑：D=1.58?10?2m；水的溫度：T℃；

水的密度:?=998.23kg/m3；動力粘度系數(shù)：?=1.055?10-3pa?s；運動粘度系數(shù)：?=1.007?10?6m2/s；兩測點之間的距離：L=5m

2．實驗數(shù)據(jù)記錄及處理見表7-1和表7-2

以其中一組數(shù)據(jù)寫出計算實例。以第一組數(shù)據(jù)為例：流量

Q?A(hu?hd)/t?400?10?4?(55.6?10.4)?10?2/45.28?399.29?10?6m3/s

由Q?A?v，則管內(nèi)平均流速為

QQ399.29?10?6?2

v??2??203.65?10m/s?22

AD??/4(1.58?10)??/4

汞-水壓差計壓差?h?h1?h2?94.8?19.2?75.6?10?2m

沿程水頭損失hf?(13.6?1)??h?(13.6?1)?75.6?10?2?952.56?10?2m

Dhf1.58?10?2952.56?10?2

沿程阻力系數(shù)??2g?2?2?9.8???0.1423?22

Lv5(2203.65?10)1.58?10?2?203.65?10?2

雷諾數(shù)Re???31953.29?6

?1.007?10

3．在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制?-Re的關(guān)系曲線

。

Dv

五、實驗步驟

1.閥門V1完全打開。一般情況下V1是開著的，檢查是否開著最大即可。2.打開閥門V10排氣，排氣完畢后將閥門關(guān)閉。

3.打開實驗管路左、右測點及壓差計上方的球形閥，檢查壓差計左右液面是否齊平。若不齊平。須排氣（為防止汞發(fā)生外泄，排氣時應(yīng)在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行）。

4.用打氣筒將水-氣壓差計的液面打到中部，關(guān)閉壓差計上、下方的三個球形閥，將閥門V11完全打開。待水流穩(wěn)定后，記錄壓差計讀數(shù)，同時用體積法測流量（當(dāng)壓差為5~7cm汞柱時，打開壓差計下方的兩個球形閥，由汞-水壓差計換用水-氣壓差計來讀壓差）。

5.逐次關(guān)小閥門V11，記錄17組不同的壓差及流量。

6.用量筒從實驗管路中接足量的水，放入溫度計5min后讀出水的溫度，查《水的密度和粘度表》得到動力系數(shù)μ。

7.實驗完畢后，依次關(guān)閉閥門V11及實驗管路左、右兩測點的球形閥，并打開兩用式壓差計上部的球形閥。

六、注意事項

1.本實驗要求從大流量開始做（注意一定要把閥門V11完全打開），然后逐漸調(diào)小流量，且在實驗過程中閥門V11不能逆轉(zhuǎn)。

2.實驗點分配要求盡量合理，在記錄壓差和流量時，數(shù)據(jù)要一一對應(yīng)。3.使用量筒、溫度計等儀器設(shè)備時，一定要注意安全。4.做完實驗后，將量筒、溫度計放回原處，將秒表交回。

七、問題分析

1．如將實驗管安裝成傾斜的，比壓計中的讀數(shù)差是不是沿程水頭損失hf？答：將試驗管安裝成傾斜時，比壓計中的讀數(shù)差不是沿程水頭損失。因為在測試點列伯努利方程可得：hf

p1

2

p1v12p2v2

?(z1??)?(z2??)，由于管路是等

?2g?2g

直徑的，則：hf?(z1?

p1

p2

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)?

)?(z2??p

p2

?

)，如果實驗管是傾斜的位置水頭z不同，

hf?(z1?

?

)?(z2?

??

所以測得的壓差不是沿程水頭損失。

2．隨著管路使用年限的增加，?-Re關(guān)系曲線會有什么樣的變化？

答：隨著管路使用年限的增加，內(nèi)管壁的粗糙度也會增加，由于沿程阻力系數(shù)在層流時只與雷諾數(shù)有關(guān)，則?-Re關(guān)系曲線在層流段變化不大；在紊流段由于管壁粗糙度的增加，沿程水頭損失會相應(yīng)的增加，由式（1-7-2）知沿程阻力系數(shù)進(jìn)而會增大，所以紊流段?-