沿程阻力實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(給學(xué)生)

1、沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告班 級(jí)：_學(xué) 號(hào)：_姓 名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)測(cè)定管道沿程水頭損失系數(shù)的方法；2、掌握?qǐng)A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(cè)量方法和氣水壓差計(jì)測(cè)量壓差的方法。4、將實(shí)測(cè)得到的結(jié)果與莫迪圖作對(duì)比分析。二、實(shí)驗(yàn)原理1、對(duì)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(cè)斷面的壓差計(jì)讀數(shù)。沿程水頭損失也常表達(dá)為 其中：為沿程水頭損失系數(shù)；L為上下游量測(cè)斷面之間的管段長(zhǎng)度；d為管道直；V為斷面平均流速。若在實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)）。（1） 對(duì)于圓管層流流動(dòng)=64/Re（2） 對(duì)于水力滑管紊流流動(dòng)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(duì)于水力粗糙管紊流流動(dòng)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由二根不同的實(shí)驗(yàn)管路組成。每根管子中間L長(zhǎng)度的兩斷面上設(shè)有測(cè)壓孔，可用壓差板測(cè)出管路實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度L上的沿程損失；管路的流量測(cè)量采用體積法測(cè)量。利用水泵將儲(chǔ)水箱中的水打入試驗(yàn)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(jì)量水箱返回儲(chǔ)水箱。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、對(duì)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(bǔ)水并關(guān)閉閥門；記錄有關(guān)實(shí)驗(yàn)常數(shù)：工作管內(nèi)徑d和實(shí)驗(yàn)管長(zhǎng)L。2、接通電源，啟動(dòng)水泵。打開供水閥。3、調(diào)通量測(cè)系統(tǒng)：（1）啟動(dòng)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(jìn)水閥，開出水閥，使水壓計(jì)的液面降至標(biāo)尺零附近。再次開啟進(jìn)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(jì)水位齊平。（4）實(shí)驗(yàn)裝置通水排氣后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。在進(jìn)水閥全開的前提下，逐次開大出水閥，每次調(diào)節(jié)流量時(shí)，均需穩(wěn)定2-3分鐘，流量愈小，穩(wěn)定時(shí)間愈長(zhǎng)；測(cè)流量時(shí)間不小于8-10秒；測(cè)流量的同時(shí)，需測(cè)記壓差計(jì)讀數(shù)；（5）結(jié)束實(shí)驗(yàn)前，關(guān)閉出水閥，檢查水壓計(jì)是否指示為零，若均為零，則關(guān)閉進(jìn)水閥，切斷電源。否則，表明壓力計(jì)已進(jìn)氣，需重做實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及整理（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算過程，繪制表格）1、有關(guān)常數(shù)管徑d= 管長(zhǎng)L= 管道截面積A=2、記錄數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)，

5、要求計(jì)算數(shù)據(jù)的過程表1: 計(jì)算沿程損失因素次序體積 (m3)時(shí)間s流量Qm³/s流速Vm/s差壓計(jì)讀數(shù)m沿程損失hfmH2O沿程損失系數(shù)實(shí)測(cè)計(jì)算12345表2: 對(duì)照實(shí)測(cè)計(jì)算的值與按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(jì)算公式沿程損失系數(shù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)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(biāo)紙上以LgV為橫坐標(biāo)，以lghf為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪所測(cè)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(biāo)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(jìn)行比較，確定流態(tài)區(qū)。六、分析與思考1、為