沿程阻力實(shí)驗(yàn)

沿程阻力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮W(xué)會(huì)測(cè)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(dòng)的水頭損失規(guī)律、人隨雷諾數(shù)Re變化的規(guī)律，驗(yàn)證沿程水頭損失/與平均流速v的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖實(shí)驗(yàn)裝置及各部分名稱如圖1所示。圖1沿程水頭損頭實(shí)驗(yàn)裝置圖1.自循環(huán)高壓恒定全自動(dòng)供水器2.實(shí)驗(yàn)臺(tái)3.回水管4.壓差計(jì)5,滑動(dòng)測(cè)量尺6,穩(wěn)壓筒17,實(shí)驗(yàn)管道8.PLC一體機(jī)9,壓差傳感器10.測(cè)壓點(diǎn)11.實(shí)驗(yàn)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(dòng)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?yàn)管道供水而造成的壓力波動(dòng)等影響，水泵的供水是先進(jìn)入穩(wěn)壓罐，經(jīng)穩(wěn)壓后再送向?qū)嶒?yàn)管道。

閥11用于調(diào)節(jié)層流實(shí)驗(yàn)流量，湍流實(shí)驗(yàn)時(shí)無需調(diào)節(jié)此閥門。實(shí)驗(yàn)管道7為不銹鋼管，其測(cè)壓斷面上沿十字型方向設(shè)有4個(gè)測(cè)壓孔，經(jīng)過均壓環(huán)與測(cè)點(diǎn)管嘴相連通。本實(shí)驗(yàn)儀配有壓差計(jì)4(倒U型氣-水壓差計(jì))和壓差儀8,壓差計(jì)測(cè)量范圍為0?0.3mH2O；壓差電測(cè)儀測(cè)量范圍為0~10mH2O,視值單位為10-2mH2O。壓差計(jì)4與壓差電測(cè)儀8所測(cè)得的壓差值均可等值轉(zhuǎn)換為兩測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭差，單位以m表示。在測(cè)壓點(diǎn)與壓差計(jì)之間的連接軟管上設(shè)有小電磁閥，湍流實(shí)驗(yàn)時(shí)關(guān)閉，其他操作時(shí)均處于打開狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于通過直徑不變的圓管的恒定水流，沿程水頭損失由達(dá)西公式表達(dá)為IV2式中：人為沿程水頭損失因數(shù)；l為上下游測(cè)量斷面之間的管段長(zhǎng)度；H為管道直徑；v為斷面平均流速。若在實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭差A(yù)h，可用壓差計(jì)或電測(cè)儀測(cè)得。圓管層流運(yùn)動(dòng)64

A=——Re管壁平均當(dāng)量粗糙度△在流動(dòng)處于湍流過渡區(qū)或阻力平方區(qū)時(shí)測(cè)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法沿程水頭損失因數(shù)測(cè)量與分析實(shí)驗(yàn)參照實(shí)驗(yàn)基本操作方法，分別在層流和湍流兩種流態(tài)下測(cè)量流量、水溫、壓差各5?6次。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)常數(shù)圓管直徑d= X10-2m 測(cè)量段長(zhǎng)度l= X10-2m實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果(參表1)根據(jù)實(shí)測(cè)管道內(nèi)流量和相應(yīng)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(jìn)行比tgv2lg%較驗(yàn)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(bào)告最后自行繪制)成果要求測(cè)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(jìn)行比較，分析實(shí)驗(yàn)所在區(qū)域。根據(jù)實(shí)測(cè)管道內(nèi)流量和相應(yīng)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(jì)的水柱差就是沿程水頭損失？實(shí)驗(yàn)管道傾斜安裝是否影響實(shí)驗(yàn)成果？七、 注意事項(xiàng)參見伯努利方程實(shí)驗(yàn)。

表1 沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)記錄計(jì)算表測(cè)次體積/10-6m3時(shí)間/s流量/(10-6m3/s)流速/(10-2m/s)水