管路沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：管路沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握管道沿程阻力系數(shù)的測(cè)量技術(shù)及電測(cè)儀測(cè)量壓差的方法。2、掌握沿程阻力系數(shù) l 與雷諾數(shù)Re等的影響關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理由達(dá)西公式（1）式中：hf為管流沿程水頭損失；d為實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)徑；L為管段長(zhǎng)度；為斷面平均流速；g為重力加速度；Q為過(guò)流流量；l為沿程阻力系數(shù)。另由能量方程應(yīng)用于水平等直徑圓管可得（2）式中：P1、P2為實(shí)驗(yàn)管段起點(diǎn)、終點(diǎn)處壓強(qiáng)；h1、h2為研究管段起點(diǎn)、終點(diǎn)處測(cè)壓管水頭高度。壓差可用壓差計(jì)或電測(cè)。由上述（1）、（2）兩式可求得管流在不同流量狀態(tài)下的水頭損失系數(shù) l 值。雷諾數(shù)：其中式中：Re為雷諾數(shù)；為斷面平均流速；d為實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)

2、徑；為流體運(yùn)動(dòng)粘度；Q為過(guò)流流量。3、 實(shí)驗(yàn)裝置1蓄水箱；2水泵；3上水管；4實(shí)驗(yàn)管道；5回水管；6回水通道；7差壓計(jì)；8量水箱；9秒表；10活動(dòng)接頭；11水位計(jì)；12底閥；13分流管；14分流及流量調(diào)節(jié)閥；15實(shí)驗(yàn)管道閥門(mén)。實(shí)驗(yàn)裝置為自循環(huán)水流系統(tǒng)，水泵2將蓄水箱1中的水抽出，沿上水管3流入實(shí)驗(yàn)管段4，經(jīng)回水管5通過(guò)回水通道6又流回蓄水箱1。差壓計(jì)7用作測(cè)量沿程水頭損失，量水箱8和秒表9用作測(cè)量流量。四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、記錄有關(guān)實(shí)驗(yàn)常數(shù)。測(cè)定并記錄水的溫度。 2、將所選實(shí)驗(yàn)管路的閥15開(kāi)到最大，同時(shí)關(guān)閉其它實(shí)驗(yàn)管路的閥門(mén)，然后接通電源，啟動(dòng)水泵。 3、流量調(diào)節(jié)通過(guò)閥14（注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再旋動(dòng)

3、其它閥門(mén)），順時(shí)針旋動(dòng)閥14流量增大，逆時(shí)針旋閥流量減小。當(dāng)流量調(diào)至一定時(shí)，開(kāi)始測(cè)定流量Q及沿程水頭損失hf 。Q的測(cè)定為體積法（），它的測(cè)量由量水箱8及秒表9實(shí)現(xiàn)，先通過(guò)量水箱的水位計(jì)記錄量水箱內(nèi)的起始水位，然后將活動(dòng)接頭10撥至量水箱，同時(shí)用秒表記錄下接水的時(shí)間，讀取接水的終了水位，就可計(jì)算流量Q。同時(shí)讀取差壓計(jì)7的讀數(shù)、，以計(jì)算沿程水頭損失。 4、改變流量重復(fù)步驟3，需測(cè)定10組以上數(shù)據(jù)。 5、測(cè)定結(jié)束再測(cè)記水的溫度，兩次水溫的平均值用作計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度。 6、關(guān)閉儀器及電源。五、實(shí)驗(yàn)原始記錄1、記錄有關(guān)常數(shù)管徑d=1.0cm測(cè)量段長(zhǎng)度L=160cm水溫=22.9°C= 23.4&

4、#176;C運(yùn)動(dòng)粘度=9.349×10-3cm2/s , 式中=23.15°C常數(shù)K=2gd5/8L=7.54876cm5/s22、記錄測(cè)量值測(cè)次水箱水位高度時(shí)間/ s水銀柱高度h1/ h2/ 水位高度差/ h/cmh3 / h4 / 水銀柱高度差/ h'/cm17.313.56.24.916.963.947213.521.07.56.31961.742.733.78.54.84.321.459.137.748.513.65.14.823.357.233.9513.618.34.74.824.955.530.6618.322.94.64.726.154.128722

5、.927.14.2530.150.220.187.812.64.85.829.450.921.5912.616.13.54.63149.418.41016.121.25.17.131.748.416.7六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算計(jì)算流速v、沿程阻力系數(shù)、雷諾數(shù)Re及l(fā)g(100)和lgRe，并填入下表中。測(cè)次水位高度差/ h/cm接水體積/ cm3時(shí)間/ s流量/ cm3/s流速v/ cm/s雷諾數(shù)/ Re沿程損失hf/ cm沿程損失系數(shù)llg(100)lgRe16.216744.9341.63 435.20 46550.52 639.200.0413 0.6164 4.6679 27.520256.3

6、321.43 409.46 43797.53 580.720.0424 0.6277 4.6414 34.812964.3301.40 383.94 41067.83 512.720.0426 0.6295 4.6135 45.113774.8286.88 365.45 39089.30 461.040.0423 0.6262 4.5921 54.712694.8264.38 336.78 36023.47 416.160.0449 0.6527 4.5566 64.612424.7264.26 336.63 36007.16 380.800.0412 0.6145 4.5564 74.211

7、345.0226.80 288.92 30903.54 273.360.0401 0.6033 4.4900 84.812965.8223.45 284.65 30446.84 292.400.0442 0.6455 4.4835 93.59454.6205.43 261.70 27992.34 250.240.0448 0.6509 4.4470 105.113777.1193.94 247.06 26426.57 227.120.0456 0.6588 4.4220 七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及思考題回答1、繪制lRe曲線圖lg(100l) lg(Re)從上圖可見(jiàn)，l與Re成線性關(guān)系。再?gòu)膌Re所在

8、區(qū)域Re的值來(lái)考慮，可知曲線lRe處于光滑管區(qū)。2、 思考題1 如在同一管道中以不同液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)流速相同時(shí)，其水頭損失是否相同？答：由沿程水頭損失式可知，在同一管道中以不同液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)兩液體流速相同時(shí)的水頭損失只與沿程損失系數(shù)l有關(guān)。而影響l的因素有兩種，即雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度，兩流體的雷諾數(shù)Re是不同的，相對(duì)粗糙度是相同的。當(dāng)流體處于層流區(qū)、層紊過(guò)渡區(qū)、或水力光滑區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，所以水頭損失hf不同。當(dāng)流體處于過(guò)渡粗糙區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l與雷諾數(shù)Re及相對(duì)粗糙度都有關(guān)，所以水頭損失hf不同。當(dāng)流體處于水力粗糙區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l只與相對(duì)粗糙度有關(guān)，所以水

9、頭損失hf相同。2 若同一流體經(jīng)兩個(gè)管徑相同、管長(zhǎng)相同、而粗糙系數(shù)不同的管路，當(dāng)流速相同時(shí)，其水頭損失是否相同？答：由沿程水頭損失式可知，同一流體經(jīng)兩個(gè)管徑相同、管長(zhǎng)相同的管路，當(dāng)流速相同時(shí)的水頭損失只與沿程損失系數(shù)l有關(guān)。此時(shí)兩流體的雷諾數(shù)Re是相同的，而相對(duì)粗糙度是不同的。當(dāng)流體處于層流區(qū)、層紊過(guò)渡區(qū)、或水力光滑區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，所以水頭損失hf相同。當(dāng)流體處于過(guò)渡粗糙區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l與雷諾數(shù)Re及相對(duì)粗糙度都有關(guān)，所以水頭損失hf不同。當(dāng)流體處于水力粗糙區(qū)時(shí)，沿程損失系數(shù)l只與相對(duì)粗糙度有關(guān)，所以水頭損失hf不同。3 有兩根直徑、長(zhǎng)度、絕對(duì)粗糙度相同的管路，輸送不同的液體，當(dāng)兩管道中液體雷諾數(shù)相