沿程阻力實驗指導(dǎo)書(給學生)

1、沿程阻力系數(shù)測定實驗報告班 級：_學 號：_姓 名：_一、實驗?zāi)康?、學會測定管道沿程水頭損失系數(shù)的方法；2、掌握圓管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規(guī)律，繪制曲線；3、掌握管道沿程阻力損失系數(shù)的測量方法和氣水壓差計測量壓差的方法。4、將實測得到的結(jié)果與莫迪圖作對比分析。二、實驗原理1、對于通過直徑不變的圓管的恒定水流，沿程水頭損失為 其值為上下游量測斷面的壓差計讀數(shù)。沿程水頭損失也常表達為 其中：為沿程水頭損失系數(shù)；L為上下游量測斷面之間的管段長度；d為管道直；V為斷面平均流速。若在實驗中測得h和斷面平均流速，則可直接得到沿程水頭損失系數(shù)。2、不同流動形態(tài)的沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)

2、系是不同的。層流流動中的沿程水頭損失與斷面平均流速的1次方成正比。紊流流動中的沿程水頭損失與斷面平均流速的1.752.0次方成正比。見圖1、圖2。3、沿程水頭損失系數(shù)是相對粗糙度/d與雷諾數(shù)Re的函數(shù)，為管壁的粗糙度，Re=Vd/n（其中n為水的運動粘滯系數(shù)）。（1） 對于圓管層流流動=64/Re（2） 對于水力滑管紊流流動可取可見在層流和紊流光滑管區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)只取決于雷諾數(shù)。（3） 對于水力粗糙管紊流流動沿程水頭損失系數(shù)完全由粗糙度決定，與雷諾數(shù)無關(guān)，此時沿程水頭損失與斷面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙管區(qū)通常也叫做“阻力平方區(qū)”。（4）對于在紊流光滑區(qū)和紊流粗糙管區(qū)之間存在過渡

3、區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)與雷諾數(shù)和粗糙度都有關(guān)。三、實驗裝置實驗臺主要由二根不同的實驗管路組成。每根管子中間L長度的兩斷面上設(shè)有測壓孔，可用壓差板測出管路實驗長度L上的沿程損失；管路的流量測量采用體積法測量。利用水泵將儲水箱中的水打入試驗管路，經(jīng)穩(wěn)流箱穩(wěn)定水流，再通過出水閥門控制出水流量。通過計量水箱返回儲水箱。四、實驗步驟1、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。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和實驗管長L。2、接通電源，啟動水泵。打開供水閥。3、調(diào)通量測系統(tǒng)：（1）啟動水泵排除管道中的氣體。（2）關(guān)閉出水閥，排除其中的氣體。隨后

4、，關(guān)閉進水閥，開出水閥，使水壓計的液面降至標尺零附近。再次開啟進水閥并立即關(guān)閉出水閥，稍候片刻檢查水位是否齊平，如不平則需重調(diào)。（3）氣水壓差計水位齊平。（4）實驗裝置通水排氣后，即可進行實驗測量。在進水閥全開的前提下，逐次開大出水閥，每次調(diào)節(jié)流量時，均需穩(wěn)定2-3分鐘，流量愈小，穩(wěn)定時間愈長；測流量時間不小于8-10秒；測流量的同時，需測記壓差計讀數(shù)；（5）結(jié)束實驗前，關(guān)閉出水閥，檢查水壓計是否指示為零，若均為零，則關(guān)閉進水閥，切斷電源。否則，表明壓力計已進氣，需重做實驗。五、實驗數(shù)據(jù)及整理（實測數(shù)據(jù)，計算過程，繪制表格）1、有關(guān)常數(shù)管徑d= 管長L= 管道截面積A=2、記錄數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)，

5、要求計算數(shù)據(jù)的過程表1: 計算沿程損失因素次序體積 (m3)時間s流量Qm³/s流速Vm/s差壓計讀數(shù)m沿程損失hfmH2O沿程損失系數(shù)實測計算12345表2: 對照實測計算的值與按經(jīng)驗公式計算的值次序流速Vm/s水溫粘 度m²/s雷諾數(shù)Re流態(tài)判斷的計算公式沿程損失系數(shù)經(jīng)驗計算123453、繪圖分析繪制LgVlghf曲線，并確定指數(shù)關(guān)系值n的大小。在坐標紙上以LgV為橫坐標，以lghf為縱坐標，點繪所測的LgVlghf關(guān)系曲線，根據(jù)具體情況連成一段或幾段直線。求坐標上直線的斜率將從圖紙上求得n值與已知各流區(qū)的n值（即層流n=1，光滑管流區(qū)n=1.75，粗糙管紊流區(qū)n=2.0，紊流過渡區(qū)1.75<n<2.0）進行比較，確定流態(tài)區(qū)。六、分析與思考1、為