管路沿程水头损失实验.doc

实验报告：管路沿程水头损失实验一、实验目的 1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术及电测仪测量压差的方法。 2、掌握沿程阻力系数 l 与雷诺数Re等的影响关系。二、实验原理 由达西公式 （1） 式中：hf 为管流沿程水头损失；d 为实验管段内径；L为管段长度；为断面平均流速；g为重力加速度；Q 为过流流量；l 为沿程阻力系数。 另由能量方程应用于水平等直径圆管可得 （2） 式中：P1、P2为实验管段起点、终点处压强；h1、h2为研究管段起点、终点处测压管水头高度。压差可用压差计或电测。由上述（1）、（2）两式可求得管流在不同流量状态下的水头损失系数 l 值。雷诺数： 其中 式中：Re 为雷诺数； 为断面平均流速；d 为实验管道内径； 为流体运动粘度； Q 为过流流量。3、 实验装置1蓄水箱；2水泵；3上水管；4实验管道；5回水管；6回水通道；7差压计；8量水箱；9秒表；10活动接头；11水位计；12底阀；13分流管；14分流及流量调节阀；15实验管道阀门。实验装置为自循环水流系统，水泵2将蓄水箱1中的水抽出，沿上水管3流入实验管段4，经回水管5通过回水通道6又流回蓄水箱1。差压计7用作测量沿程水头损失，量水箱8和秒表9用作测量流量。四、实验步骤 1、记录有关实验常数。测定并记录水的温度。 2、将所选实验管路的阀15开到最大，同时关闭其它实验管路的阀门，然后接通电源，启动水泵。 3、流量调节通过阀14（注意实验过程中不再旋动其它阀门），顺时针旋动阀14流量增大，逆时针旋阀流量减小。当流量调至一定时，开始测定流量Q及沿程水头损失hf 。 Q的测定为体积法（），它的测量由量水箱8及秒表9实现，先通过量水箱的水位计记录量水箱内的起始水位，然后将活动接头10拨至量水箱，同时用秒表记录下接水的时间，读取接水的终了水位，就可计算流量Q。 同时读取差压计7的读数、，以计算沿程水头损失。 4、改变流量重复步骤3，需测定10组以上数据。 5、测定结束再测记水的温度，两次水温的平均值用作计算运动粘度。 6、关闭仪器及电源。五、实验原始记录1、记录有关常数 管径d= 1.0 cm 测量段长度L= 160 cm 水温= 22.9 C = 23.4 C 运动粘度= 9.34910-3 cm2/s , 式中= 23.15 C 常数K=2gd 5/8L= 7.54876 cm5/s22、记录测量值测次水箱水位高度时间/ s水银柱高度h1 / h2 / 水位高度差/ h/cmh3 / h4 / 水银柱高度差/ h/cm17.313.56.24.916.963.947213.521.07.56.31961.742.733.78.54.84.321.459.137.748.513.65.14.823.357.233.9513.618.34.74.824.955.530.6618.322.94.64.726.154.128722.927.14.2530.150.220.187.812.64.85.829.450.921.5912.616.13.54.63149.418.41016.121.25.17.131.748.416.7六、实验数据计算 计算流速v、沿程阻力系数、雷诺数Re及lg(100)和lgRe，并填入下表中。测次水位高度差/ h/cm接水体积/ cm3时间/ s流 量/ cm3/s流速 v/ cm/s雷诺数/ Re沿程损失hf / cm沿程损失系数 llg(100)lgRe16.216744.9341.63 435.20 46550.52 639.200.0413 0.6164 4.6679 27.520256.3321.43 409.46 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 74.211345.0226.80 288.92 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、实验结果分析及思考题回答1、绘制lRe曲线图lg(100l) lg(Re)从上图可见，l与Re成线性关系。再从lRe所在区域Re的值来考虑，可知曲线lRe处于光滑管区。2、 思考题1 如在同一管道中以不同液体进行实验，当流速相同时，其水头损失是否相同？答：由沿程水头损失式可知，在同一管道中以不同液体进行实验，当两液体流速相同时的水头损失只与沿程损失系数l有关。而影响l的因素有两种，即雷诺数Re和管道相对粗糙度，两流体的雷诺数Re是不同的，相对粗糙度是相同的。当流体处于层流区、层紊过渡区、或水力光滑区时，沿程损失系数l只与雷诺数Re有关，所以水头损失hf不同。当流体处于过渡粗糙区时，沿程损失系数l与雷诺数Re及相对粗糙度都有关，所以水头损失hf不同。当流体处于水力粗糙区时，沿程损失系数l只与相对粗糙度有关，所以水头损失hf相同。2 若同一流体经两个管径相同、管长相同、而粗糙系数不同的管路，当流速相同时，其水头损失是否相同？答：由沿程水头损失式可知，同一流体经两个管径相同、管长相同的管路，当流速相同时的水头损失只与沿程损失系数l有关。此时两流体的雷诺数Re是相同的，而相对粗糙度是不同的。当流体处于层流区、层紊过渡区、或水力光滑区时，沿程损失系数l只与雷诺数Re有关，所以水头损失hf相同。当流体处于过渡粗糙区时，沿程损失系数l与雷诺数Re及相对粗糙度都有关，所以水头损失hf不同。当流体处于水力粗糙区时，沿程损失系数l只与相对粗糙度有关，所以水头损失hf不同。3 有两根直径、长度、绝对粗糙度相同的管路，输送不同的液体，当两管道中液体雷诺数相同时，