沿程阻力實驗

沿程阻力實驗一、實驗目的和要求學會測定管道沿程水頭損失因數(shù)人和管壁粗糙度△的方法；分析圓管恒定流動的水頭損失規(guī)律、人隨雷諾數(shù)Re變化的規(guī)律，驗證沿程水頭損失/與平均流速v的關(guān)系。實驗裝置實驗裝置簡圖實驗裝置及各部分名稱如圖1所示。圖1沿程水頭損頭實驗裝置圖1.自循環(huán)高壓恒定全自動供水器2.實驗臺3.回水管4.壓差計5,滑動測量尺6,穩(wěn)壓筒17,實驗管道8.PLC一體機9,壓差傳感器10.測壓點11.實驗流量調(diào)節(jié)閥12.穩(wěn)壓罐13.穩(wěn)壓筒裝置說明水泵與穩(wěn)壓器。自循環(huán)高壓恒定全自動供水器1由不銹鋼水泵、水箱等組成。為避免因水泵直接向?qū)嶒灩艿拦┧斐傻膲毫Σ▌拥扔绊懀玫墓┧窍冗M入穩(wěn)壓罐，經(jīng)穩(wěn)壓后再送向?qū)嶒灩艿馈?/p>

閥11用于調(diào)節(jié)層流實驗流量，湍流實驗時無需調(diào)節(jié)此閥門。實驗管道7為不銹鋼管，其測壓斷面上沿十字型方向設有4個測壓孔，經(jīng)過均壓環(huán)與測點管嘴相連通。本實驗儀配有壓差計4(倒U型氣-水壓差計)和壓差儀8,壓差計測量范圍為0?0.3mH2O；壓差電測儀測量范圍為0~10mH2O,視值單位為10-2mH2O。壓差計4與壓差電測儀8所測得的壓差值均可等值轉(zhuǎn)換為兩測點的測壓管水頭差，單位以m表示。在測壓點與壓差計之間的連接軟管上設有小電磁閥，湍流實驗時關(guān)閉，其他操作時均處于打開狀態(tài)。三、實驗原理對于通過直徑不變的圓管的恒定水流，沿程水頭損失由達西公式表達為IV2式中：人為沿程水頭損失因數(shù)；l為上下游測量斷面之間的管段長度；H為管道直徑；v為斷面平均流速。若在實驗中測得沿程水頭損失hf和斷面平均流速，則可直接得沿程水頭損失因數(shù)TOC\o"1-5"\h\z入=竺虹上=穿& 件I V2 Z4 ， q,2其中由伯努利方程可得k=n2gd5其中由伯努利方程可得n v”廣修1+即)_(弓+房)=饋沿程水頭損失hf即為兩測點的測壓管水頭差Ah，可用壓差計或電測儀測得。圓管層流運動64

A=——Re管壁平均當量粗糙度△在流動處于湍流過渡區(qū)或阻力平方區(qū)時測量，可由巴爾公式確定1 A vd死=-2妃訪+4.1365（妃）0.89]即 J=3.7dX[10"；^-4.1365（垃）0.89]Qv四、實驗內(nèi)容與方法沿程水頭損失因數(shù)測量與分析實驗參照實驗基本操作方法，分別在層流和湍流兩種流態(tài)下測量流量、水溫、壓差各5?6次。實驗數(shù)據(jù)參考表1處理。五、 數(shù)據(jù)處理及成果要求1.記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)圓管直徑d= X10-2m 測量段長度l= X10-2m實驗數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果(參表1)根據(jù)實測管道內(nèi)流量和相應沿程損失值，繪制lg〃?lg?關(guān)系曲線，并確定其斜率n值，n=lahf^lghfi。將從圖上求得的n值與已知各流區(qū)的n值進行比tgv2lg%較驗證。其中層流區(qū)n=1,光滑管流區(qū)n=1.75,紊流過渡區(qū)1.75<n<2.0,粗糙管紊流區(qū)n=2.0。(需在報告最后自行繪制)成果要求測定沿程水頭損失因數(shù)人值，分析沿程阻力損失因數(shù)人隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。并將結(jié)果與穆迪圖進行比較，分析實驗所在區(qū)域。根據(jù)實測管道內(nèi)流量和相應沿程損失值，繪制lg〃?lghf關(guān)系曲線，并確定其斜率n值。六、 分析思考題1.為什么壓差計的水柱差就是沿程水頭損失？實驗管道傾斜安裝是否影響實驗成果？七、 注意事項參見伯努利方程實驗。

表1 沿程水頭損失實驗記錄計算表測次體積/10-6m3時間/s流量/(10-6m3/s)流速/(10-2m/s)水