水動力學(xué)基礎(chǔ)：沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)

1、沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)姓 名班 級學(xué) 號 實(shí)驗(yàn)日期 同組姓名 北京航空航天大學(xué)流體所沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?加深了解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；2掌握管道沿程阻力系數(shù)的量測技術(shù)和應(yīng)用水壓差計(jì)及電測儀測量壓差的方法；3將測得的Re-關(guān)系值與莫迪圖對比，分析其合理性，并且與莫迪圖比較，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)成果分析能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。 圖 自循環(huán)沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)裝置圖1自循環(huán)高壓恒定全自動供水器； 2實(shí)驗(yàn)臺； 3回水管； 4水壓差計(jì)； 5測壓計(jì)； 6實(shí)驗(yàn)管道 8滑動測量尺； 9測壓點(diǎn)； 10實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥；11供水管與供水閥； 12旁通管路與旁通

2、閥； 13穩(wěn)壓筒實(shí)驗(yàn)裝置配備如下：1測壓裝置：U形管水壓差計(jì)和電子量測儀。低壓差用U形管水壓差計(jì)量測，而高壓差需要用電子量測儀來量測。電子量測儀（見圖2）由壓力傳感器和主機(jī)兩部分組成，經(jīng)由連通管將其接入測點(diǎn)。壓差讀數(shù)（以厘米水柱為單位）通過主機(jī)顯示。圖2 電子量測儀1壓力傳感器； 2排氣旋鈕； 3連通管； 4主機(jī)2自動水泵與穩(wěn)壓器： 自循環(huán)高壓恒定全自動供水器由離心泵、自動壓力開關(guān)、氣-水壓力罐式穩(wěn)壓器等組成。壓力超高時(shí)能自動停機(jī)，過低能自動開機(jī)。為避免因水泵直接向?qū)嶒?yàn)管道供水而造成的壓力波動等影響，離心泵的輸水是先進(jìn)入穩(wěn)壓器的壓力罐，經(jīng)穩(wěn)壓后再送向?qū)嶒?yàn)管道。3旁通管與旁通閥：由于本實(shí)驗(yàn)裝置所

3、采用水泵的特性，在供小流量時(shí)有可能時(shí)開時(shí)停，從而造成供水壓力的較大波動。為避免這種情況出現(xiàn)，供水器設(shè)有與蓄水箱直通的旁通管，通過分流可使水泵持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。旁通管中設(shè)有調(diào)節(jié)分流量至水箱的閥門，即旁通閥。實(shí)驗(yàn)流量隨旁通閥開度減小（分流量減?。┒龃?。設(shè)計(jì)上旁通閥又是本裝置用以調(diào)節(jié)流量的閥門之一。所以調(diào)節(jié)流量有兩種方法：一是調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥（見圖1）；二是調(diào)節(jié)旁通閥。4穩(wěn)壓筒：為了簡化排氣，并防止實(shí)驗(yàn)中再進(jìn)氣，在傳感器前連接穩(wěn)壓筒(2只充水不滿頂?shù)拿芊饬⑼?。三、實(shí)驗(yàn)原理由達(dá)西公式得 式中，由能量方程對水平等直徑圓管可得即為壓差計(jì)水柱的高度差或電測計(jì)讀數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟準(zhǔn)備 對照裝置圖和說明，

4、搞清各組成部件的名稱、作用及工作原理，檢查蓄水箱水位是否夠高及旁通閥12是否關(guān)閉。否則予以補(bǔ)水并關(guān)閉旁通閥12。記錄有關(guān)實(shí)驗(yàn)常數(shù)。準(zhǔn)備 啟動水泵（接通電源）。全開旁通閥12，打開供水閥11，水泵自動開啟供水。準(zhǔn)備 調(diào)通量測系統(tǒng)并且檢查管路是否暢通。1夾緊水壓差計(jì)止水夾，打開出水閥10和進(jìn)水閥11，關(guān)閉旁通閥12，啟動水泵排除管道中的氣體。2全開旁通閥12，關(guān)閉出水閥10。松開水壓差計(jì)止水夾，旋松水壓差計(jì)旋塞F1，排除水壓差計(jì)中的氣體。隨后，關(guān)進(jìn)水閥11，開出水閥10，使水壓差計(jì)的液面降至標(biāo)尺零指示附近，即旋緊F1。再次開啟進(jìn)水閥11并立即關(guān)閉出水閥10，檢查U形管水位是否平齊，如不平則需要重調(diào)

5、。3水壓差計(jì)平齊時(shí)，則可旋開電測儀排氣旋鈕，對電測儀的連接水管通水、排氣，將電測儀調(diào)至“000”顯示。 4在閥12和閥11全開的情況下，逐次開大出水閥10，每次調(diào)節(jié)流量時(shí)，均需穩(wěn)定23分鐘，流量越小，穩(wěn)定時(shí)間越長。測流時(shí)間不小于810秒。測流量的同時(shí)，需測記水壓差計(jì)（或電測儀 ）、溫度計(jì)等讀數(shù)。層流段：應(yīng)在水壓差計(jì)h20 cm H2O(夏季) h30 cm H2O（冬季）量程范圍內(nèi)測記35組數(shù)據(jù)。紊流段：夾緊水壓差計(jì)止水夾，開大流量，用電測儀記錄值，每次增量可按h100 cm H2O遞增，直至測出最大的值。閥的操作次序是當(dāng)閥11、閥10開至最大后，逐漸關(guān)閥12，直至顯示最大值。5結(jié)束實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)

6、全開閥12，關(guān)閉閥10，檢查U形管和電測儀是否回零，若均為零，關(guān)閥11，切斷電源。否則重做實(shí)驗(yàn)。6收拾實(shí)驗(yàn)臺，整理數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1簡要寫出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)裝置。 2記錄有關(guān)常數(shù)。 測量段長度 L=85cm， 圓管直徑（cm ）d = 。3記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算。記錄及計(jì)算表次序重量Kg時(shí)間s流量Q流速V水溫粘度雷諾數(shù)Re水壓計(jì)、電測儀讀數(shù)cm沿程損失cm沿程損失系數(shù)fRe2320h1h21234567891011121314 4繪圖分析：繪制曲線，并確定指數(shù)關(guān)系值m的大小。在厘米紙上以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪所測的關(guān)系曲線， 根據(jù)具體情況連成一段或幾段直線。求厘米紙上直線的斜率 m = 將從圖上求得的值與已知各流區(qū)的值進(jìn)行比較（層流m =1， 光滑管流區(qū)m =1.75，粗糙管流區(qū)m =2.0，紊流過渡區(qū)1.75 m 2.