沿程水头损失实验报告.docx

2.沿程水头损失实验一、实验目的1 .通过实验了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制Ighf-Igv曲线;2 .掌握管流沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法;3 .将测得的ReA关系值与莫迪图对比，提高实验成果分析能力。二、实验原理对于圆管稳定流动，达西公式给出：, o L F/ d 2g对于给定管径、管长的圆管稳定流，由达西公式可得:2gdhf 2gdhLv2712 gd5 hX对水平安装的等直径圆管,4。8LQ2 Q由能量方程可得:对于指示液，被测液体均为水的U形管压差计，有:/6 - £ A Unf - - % 外式中hf测定管段L的沿程水头损失，cmH2O7实验水温和大气压力下的水容重三、实验装置1 .沿程水头损失实验装置1套，结构示意如图1所示2 .秒表1块3 .温度计1支4 .管径 d=1.0cmo765416321图1沿程水头损失实验装置示意图1 .水箱（内置潜水泵）2.供水管3.电器插座4,、流回水管5.整流栅板6.溢流板7,水箱8.测 压嘴9.实验管道10.差压计11.调节阀门12.调整及计量水箱13.回水管14.实验桌15旁通管 阀门16进水阀门本装置有下水箱、自循环水泵、供水阀、稳压水箱、实验管道、流量调节阀，计量水箱、 回水管、压差计等组成。实验时应将管道、胶管及压差计内的空气排出，接通电源水泵启动, 开启供水阀，逐次开大流量调节阀，调整两个阀门开度。每次调节流量时，均需稳定23分 钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流量时间不小于8-10秒；测流量的同时，需测记压差计、 温度计自备应挂在水箱中读数。四、实验步骤1 .对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理，记录有 关常数管道内径d,测量管段长度L,水箱长a和宽b；2 .检查储水箱水位（不够高时冲水），旁通阀是否已关闭；3 .接通电源，启动水泵，全开进水阀16,水泵自动开启供水，保持溢流板有 稍许溢流。4 .打开流量调节阀11,系统充水赶气（排气）；5 .稳定后，测读并记录数据表中所要求的参数；层流区：应在水压差计h=20-30cmH2O量程范围内，进行3-5组实验。其中第一次实验压差h=0.2cm左右，逐次增加压差!=（）.2cm左右。紊流区：开大流量，第一次实验压差h=0.5-0.8cm,逐次增加压差h=10cm,直至测出最大的斗 （右侧测压点水位最低），进行3-5组实验。流量改变时用秒表和计量箱测定流量，记下时间At和体积V。7 .实验仪器校核：实验结束后，关闭阀门11,检查水差压计仪是否指示位零,若均为零，则关闭进水阀门16,断开电源，清理现场。否则表明差压计已进空 气，需重做试验。五、数据记录与整理1 .记录与计算见表1;计算原理：RlV0.01775(cm2/s)v =l + 0.0337t +0.00022 It2v = t(cm/s)加Tg = 980(cm3/s)2 .绘制IghfIgv曲线，以Igv为横坐标，以Ighf为纵坐标；根据具体情况练 成一段或几段直线，求各段直线的斜率加=（1g勺2 -1g与J/（彩-匕）。将求得的各区段mi值与已知的各流区的m值（层流区m=l,光滑管流区 m=1.75,紊流过渡区1.75<m<2.0,粗糙管紊流区m=2.0）进行比较，确定各测段 所属流区。3 .绘制IglOO入IgRe对数曲线，IgRe为横坐标，以IglOO入为纵坐标。表1记录及计算表格常数：圆管内径d= 1.0 cm,量测管段长度L- 9.0 cm,水箱长度a= 18.50cm,宽度为b= 15.00cm k =兀2 gdhl） =（cm5Is1同组者：测次体 积 cm3时 间S流量Q cm3/s流速V cm/s水 温 运动 粘度Vcm2/s雷诺 数Re测压管 读数沿程 水头 损失 hf沿程 损失 系数2Re<2320% =64/Rehihz12345678910说明：运动粘度保留四位有效数字，K保留三位，Re位整数，其余保留两位小数后两位。六、分析思考题1 .为什么本实验中压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成 倾斜，是否影响实验结果？2 .如何从1g u lg hf曲线得到的机=(lg hf2 - 1g即)/(%- M)值，判定流区 (m=l,m=2, 1.75<m<2, m>2) ?3 .实际工程中钢管中的流动大多为光滑管流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞 的流动大多为紊流阻力平方区，其原因何在？4.本次实验结果是否与莫迪图吻合？如果不吻合，试分析其原因。