管路沿程阻力测定实验[1]2.doc

实验一：管路沿程阻力测定一实验目的：1.掌握流体流经管道时沿程阻力的测定方法；2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与的关系；3.测定流体流过直管时的局部阻力，并求出阻力系数；4.学会压差计和流量计的使用。二实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压强损耗。这种损耗包括流体由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿途阻力一季流体流动方向的改变或因管子大小实验目的流体流经管道时沿程阻力的测定方法；2.测定流流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与的关系；3.测定流体过直管时的局部阻力，并求出阻力系数；4.学会压差计流经直管的沿途阻力一季流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变引起的局部阻力。 1.沿途阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，有截面1到截面2，阻力损失表现为压强降低： 湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂。为减少实验工作量，扩大试验结果的应用范围，可以采用因此分析法将各变量综合成准数关系式。影响阻力损失的因素有：1） 流体性质：密度，粘度;2） 管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度;3） 流动条件：流速.变量关系可以表示为：组合成如下的无因次式： 引入：)则上式可以变为： 滞留时，=64/Re；湍流时，与的受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。根据伯努利可知，流体流过直管的沿途阻力损失，可以直接有所测得的液柱压差计读数R（m）算出：g2.局部阻力局部阻力有两种方法，即当量长度法和阻力系数法。1) 当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管的长度称为当量长度，用符号表示为 2）阻力系数法流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数表示 式中：-局部阻力系数，无因次； 局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，Jkg。由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比可以忽略不计，因此hp的值可以应用伯努利方程由液柱压差计R求出。U可以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出： 式中Vs-平均流量三实验装置与流程1本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=。测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.44.0m3 / h，仪器编号的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为的仪表常数为605.30（次/升），MMD智能流量仪）。循环水泵循环水箱DZ15-40型自动开关数显温度表。2. 流程1. .水箱 2.控制阀 3. 放空阀 4. U形压差计 5.平衡阀 6.放空 7.排液阀 8.数显温度表 9.泵 10.涡轮流量计 11.取压计 12 U形压差计 13. 闸阀 14.取压孔四、实验步骤及注意事 1.水箱充水至80%。 2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。 3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。 4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，关闭阀 2，后启动）。 5.排气：管路排气；测压管排气；关闭平衡阀，缓慢旋动 压差计上放气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排 出压管，以防压差计中水银冲走），排气完毕。 6.读取压差计零位读书。 7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（810个）， 测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。 8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差p1 （或p2）。 9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。五、实验数据记录 实验装置号：1号 ，被测管长：2.0m ，被测管径： 0.021m 被测管件：镀锌水管， 仪表常数：599.41水温：27.6C 。序号流量仪读数直管阻力损失P1直管阻力损失P2（次/s)U管左边读数cmHgU管右边读数cmHgU管左边读数U管右边读数cmHgcmHg0初始初始初始初始168817.452.632.523.2261821.148.931.624.2355923.546.53124.9449925.844.230.325.5542028.641.429.626.26322313928.926.9724432.637.428.527.4811134.635.42827.896734.735.327.927.7102834.935.127.927.7六、数据处理：计算过程（以1为例）：流量流速密度粘度Re0.0011 3.3156 996.30.00085 81636.370.0010 2.9782 996.30.00085 73330.340.0009 2.6939 996.30.00085 66329.550.0008 2.4047 996.30.00085 59210.10.0007 2.0240 996.30.00085 49836.150.0005 1.5518 996.30.00085 38207.720.0004 1.1759 996.30.00085 28952.430.0002 0.5349 996.30.00085 13170.980.0001 0.3229 996.30.00085 7950.0530.0000 0.1349 996.30.00085 3322.41R1(cmHg)R2(cmHg)P1(Pa)P2(Pa)35.29.343522.0911498.730.083 2.100 27.87.434372.569149.530.082 2.071 236.128437.737542.180.083 2.086 18.44.822750.185934.830.083 2.060 12.83.415826.214203.8380.081 2.060 829891.3842472.8460.087 2.062 4.81.15934.831360.0650.090 1.975 0.80.2989.1384247.28460.073 1.735 0.60.2741.8538247.28460.150 4.762 0.20.2247.2846247.28460.286 27.264 解： Vs= 七、结果分析与讨论1.用双对数坐标纸关联一定/d下，和Re的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。一定/d下，和Re的关系见上图。以=0.08405为例 2.根据所得到的和Re的关系，验证伯拉休斯公式。 答：柏拉修斯公式：。当Re=74024.13,=0.01919即在此条件下柏拉修斯公式不成立。 3.为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？ 答：如果设备或测压管中留有空气，则会引起U形管读书产生误差。 缓慢旋动平衡阀排除气泡 4.在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？ 答：要关闭出口阀，这样才能通过U形压差计的液面是否变化判断系统的排气是否完全。 5.U