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管路沿程水头损失实验管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求一、实验目的要求 1加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制曲线； 2掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的 方法； 3将测得的 re-关系值与莫迪图对比，分析其合理性，并且与莫迪图比较， 进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置二、实验装置 本实验的实验装置，如图所示。 图 自循环沿程水头损失实验装置图图 自循环沿程水头损失实验装置图 1自循环高压恒定全自动供水器； 2实验台； 3回水管； 4水压差计； 5测压计； 6实验管道 8滑动测量尺； 9测压点； 10实验流量调节 阀； lgvlg f h- f 11供水管与供水阀； 12旁通管路与旁通阀； 13稳压筒 实验装置配备如下： 1测压装置：u形管水压差计和电子量测仪。 低压差用u形管水压差计量测，而高压差需要用电子量测仪来量测。 电子量 测仪（见图2）由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点。压 差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 图图2 2 电子量测仪电子量测仪 1压力传感器； 2排气旋钮； 3连通管； 4主机 2自动水泵与稳压器： 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气-水压力罐式稳 压器等组成。压力超高时能自动停机，过低能自动开机。为避免因水泵直接向实 验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐， 经稳压后再送向实验管道。 3旁通管与旁通阀： 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而 造成供水压力的较大波动。 为避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁 通管，通过分流可使水泵持续稳定运行。 旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门 即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。设计上旁通阀又 是本装置用以调节流量的阀门之一。 所以调节流量有两种方法：一是调节实验流 量调节阀（见图 1 ）；二是调节旁通阀。 2 4稳压筒： 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接稳压筒(2 只充水不 满顶的密封立筒)。 三、实验原理三、实验原理 由达西公式 得 式中， 由能量方程对水平等直径圆管可得 即为压差计水柱的高度差或电测计读数。 四、实验方法与步骤四、实验方法与步骤 准备准备 对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、 作用及工作原理，检 查蓄水箱水位是否够高及旁通阀12是否关闭。 否则予以补水并关闭旁通阀12。 记 录有关实验常数。 准备准备 启动水泵（接通电源）。全开旁通阀 12，打开供水阀 11，水泵自 动开启供水。 准备准备 调通量测系统并且检查管路是否畅通。 1夹紧水压差计止水夹，打开出水阀10和进水阀11，关闭旁通阀 12，启 动水泵排除管道中的气体。 2全开旁通阀12，关闭出水阀10。 松开水压差计止水夹，旋松水压差计旋 塞 f1，排除水压差计中的气体。随后，关进水阀11，开出水阀10，使水压差计 的液面降至标尺零指示附近，即旋紧f1。再次开启进水阀11并立即关闭出水阀 10，检查u形管水位是否平齐，如不平则需要重调。 l d f hf= 2 v 2g 2 2 2 2 4 2 1 2 q h k q d l gdh vl gdh f fff lgdk8 52 21 pphf 3 3水压差计平齐时，则可旋开电测仪排气旋钮，对电测仪的连接水管通水、 排气，将电测仪调至“000”显示。 4在阀12和阀 11全开的情况下，逐次开大出水阀10，每次调节流量时， 均需稳定23分钟，流量越小，稳定时间越长。 测流时间不小于 810秒。 测流 量的同时，需测记水压差计（或电测仪 ）、温度计等读数。 层流段：应在水压差计h20 cm h2o(夏季) h30 cm h2o（冬季） 量程范围内测记35组数据。 紊流段：夹紧水压差计止水夹，开大流量，用电测仪记录值，每次增量可 按h100 cm h2o 递增，直至测出最大的值。 阀的操作次序是当阀 11、 阀10开 至最大后，逐渐关阀12，直至显示最大值。 5结束实验前，应全开阀12，关闭阀10，检查u 形管和电测仪是否回零， 若均为零，关阀11，切断电源。否则重做实验。 6收拾实验台，整理数据。 五、实验报告要求五、实验报告要求 1简要写出实验原理和实验步骤，画出实验装置。 2记录有关常数。 测量段长度 l=85cm， 圆管直径（cm ）d = 。 3记录实验数据并计算。 记录及计算表记录及计算表 次 序 重量 kg 时 间 s 流量 q流速v 水 温 粘度 雷诺 数 re 水压计、 电测 仪读数 cm 沿程 损失 cm 沿程 损失 系数 f/ re2320 h1h2 10.580609.726.78210.0101179828.125.92.24.790.04 20.8266013.838.13210.0101256028.425.82.62.790.03 30.9866016.445.52210.0101305628.625.43.22.41 40.2281022.863.16210.0101424029.524.64.91.92 50.3081030.885.32210.0101572734.819.515.33.29 f hfhfh scm3scm c o 2 cms f h e 64 r f= 4 60.3381033.893.63210.0101628519.23.42 70.4121041.2114.13210.0101766123.32.79 81.06210106.2294.18210.010119748951.71 91.59910159.9442.94210.0101297341931.54 10206410206.4571.75210.0101383813031.45 112.31410231.4641.00210.0101430293901.48 122.52810252.8700.28210.0101470095111.63 13 14 4绘图分析：绘制曲线，并确定指数关系值m的大小。在厘米纸上以为横坐 标，以为纵坐标，点绘所测的关系曲线， 根据具体情况连成一段或几段直线。 求厘米纸上直线的斜率 m = 将从图上求得的值与已知各流区的值进行比较（层流m =1， 光滑管流区 m =1.75，粗糙管流区m =2.0，紊流过渡区1.75 m 2.0），确定流区。 六、实验分析与讨论六、实验分析与讨论 1为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实