沿程阻力实验报告

1 中国石油大学 华东 中国石油大学 华东 工程流体力学工程流体力学 实验报告实验报告 实验日期 实验日期 2014 5 23 成绩 成绩 班级 班级 石工石工 1207 学号 学号 12021317 姓名 姓名 郑超郑超 教师 教师 李成华李成华 同组者 同组者 乔辰宇乔辰宇 陈放陈放 韦馨林韦馨林 姚安川姚安川 实验七 沿程阻力实验实验七 沿程阻力实验 一 实验目的 填空 1 掌握测定镀锌铁管管道 沿程阻力系数沿程阻力系数 的方法 2 在双对数坐标纸上绘制 Re 的关系曲线 3 进一步理解 沿程阻力系数随雷诺数沿程阻力系数随雷诺数 的变化规律 二 实验装置 在图1 7 1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 本实验采用管流实验装置中的第 1 根管路 即实验装置中最细的管路 在测量较大压 差时 采用两用式压差计中的汞 水压差计 压差较小时换用水 气压差计 另外 还需要的测量工具有量水箱 量筒 秒表 温度计 水的粘温表 F1 文丘利流量计文丘利流量计 F2 孔板流量计孔板流量计 F3 电磁流量计电磁流量计 V 阀门阀门 K 局部阻力实验管路局部阻力实验管路 2 图 1 7 1 管流综合实验装置流程图 三 实验原理 在横线正确写出以下公式 本实验所用的管路是水平放置且等直径 因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿 程水头损失计算公式 hf L D v2 2g 1 7 1 式中 沿程阻力系数 L 实验管段两端面之间的距离 m D 实验管内径 m g 重力加速度 g 9 8 m s2 v 管内平均流速 m s hf 沿程水头损失 由压差计测定 由式 1 7 1 可以得到沿程阻力系数 的表达式 2g D L hf v2 1 7 2 沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关 而在紊流时则与雷诺数 管壁粗糙度有关 当实验管路粗糙度保持不变时 可得出该管的 的关系曲线 Re 四 实验要求 填空 1 有关常数 实验装置编号 No 1 管路直径 D 1 58 cm 水的温度 T 20 4 水的密度 0 998230 99823 g cm3 动力粘度系数 1 0051 005 mPa s 运动粘度系数 0 010 01 cm2 s 两测点之间的距离 L 500 cm 3 2 实验数据处理见表 1 7 2 表 1 7 2 沿程阻力实验数据处理表 次 数 Q ml sv cm s cm h cmh hf cm Re 1 364 50364 50185 91185 9184 584 51064 71064 70 190 1929373 2829373 28 2 245 42245 42125 17125 173838478 8478 80 190 1919777 0219777 02 3 166 22166 2284 7884 7818 118 1228 06228 060 200 2013394 6813394 68 4 119 07119 0760 7360 739 59 5119 7119 70 200 209594 849594 84 5 93 6893 6847 7847 785 95 972 972 972 972 90 200 207549 297549 29 6 65 9165 9133 6233 62373737370 200 205311 545311 54 7 50 4850 4825 7525 7520 620 620 620 60 190 194068 134068 13 8 33 4233 4217 0517 0510 110 110 110 10 220 222693 422693 42 9 27 7927 7914 1814 185 45 45 45 40 170 172239 802239 80 10 22 4422 4411 4411 443 93 93 93 90 180 181807 921807 92 11 19 4019 409 899 892 92 92 92 90 180 181563 371563 37 12 16 2116 218 278 272 22 22 22 20 200 201305 971305 97 13 15 4515 457 887 881 61 61 61 60 160 161245 151245 15 14 13 2013 206 736 730 90 90 90 90 120 121063 631063 63 15 11 7411 745 995 990 70 70 70 70 120 12946 28946 28 16 10 3310 335 275 270 50 50 50 50 110 11832 68832 68 17 10 2610 265 285 280 40 40 40 40 090 09834 97834 97 18 7 397 393 773 770 30 30 30 30 130 13595 74595 74 3 以其中一组数据写出计算实例 包含公式 数据及结果 1 汞柱差 h1 h2 50 8 12 5 84 5cmh1 h2 50 8 12 5 84 5cm h 沿程水头损失 hf 13 6 1 13 6 1 1064 7cm 1064 7cm h 2 运动粘度系数 1 005 0 99823 100 0 01st 1 005 0 99823 100 0 01st 3 流量 V t V t 50 8 12 5 400 50 8 12 5 400 42 0342 03 364 50364 50ml sml sQ 4 管内平均流速 v Q 4 DQ 4 D2 2 364 50 4 364 50 4 3 14 1 583 14 1 58 185 91cm s 185 91cm s 5 雷诺数 vD 185 91 1 58 0 01 29373 28vD 185 91 1 58 0 01 29373 28Re 6 沿程阻力系数 2g D L hf v2 2 981 1 58 1064 7 2 981 1 58 1064 7 500 185 91500 185 912 2 0 19 0 19 4 4 在双对数坐标纸上绘制 的关系曲线 Re 关系曲线图关系曲线图 Re 五 实验步骤 正确排序 5 逐次关小 V11 记录 18 组不同的压差及流量 2 打开阀门 V10 排气 排气完毕将阀门关闭 7 实验完毕后 依次关闭 V11 实验管路左右两测点的球形阀 并打开两用式压差计 上部的球形阀 1 阀门 V1 完全打开 一般情况下 V1 是开着的 检查是否开到最大即可 4 用打气筒将水 气压差计的液面打到中部 关闭压差计上 下方的三个球形阀 将 V11 完全打开 待水流稳定后 记录压差计读数 同时用体积法测流量 压差 5 7 cm 汞柱 时 打开压差计下方的两个球形阀 由汞 水压差计换用水 气压差计来读压差 6 用量筒从实验管路中接足量的水 放入温度计 5 分钟后读出水的温度 查粘温表 3 打开实验管路左 右测点及压差计上方的球形阀 检查压差计左右液面是否水平 若不在 须排气 为防止汞发生外泄 排气时应在老师的指导下进行 六 注意事项 1 本实验要求从大流量 注意一定要把阀门 V11 完全打开 开始做 逐渐调小流量 且 在实验的过程中阀门 V11 不能 逆转逆转 2 实验点分配要求尽量合理 在记录压差和 流量流量 时 数据要一一对应 3 使用 量筒量筒 温度计温度计 等仪器设备时 一定要注意安全 4 做完实验后 将量筒 温度计放回原处 将秒表交回 5 七 问题分析 1 如将实验管安装成倾斜的 比压计中的读数差是不是沿程水头损失 f h 答 比压计中的读数仅为压力水头的变化量 而沿程水头损失是压力水头和位答 比压计中的读数仅为压力水头的变化量 而沿程水头损失是压力水头和位 置水头变化量之和 所以缺少位置水头变化量 因此比压计读数不是沿程水头置水头变化量之和 所以缺少位置水头变化量 因此比压计读数不是沿程水头 损失 损失 2 随着管路使用年限的增加 关系曲线会有什么样的变化 Re 答 随着管路使用年限增加 管路的粗糙度会增大 因此在稳紊流段答 随着管路使用年限增加 管路的粗糙度会增大 因此在稳紊流段 关关 Re 系曲线将会上升 系曲线将会上升 3 当流量 实验管段长度相同时 为什么管径愈小 两断面的测压管液面差愈大 其间的 变化规律如何 答 流量相同时 管径越小 断面平均流速越大 管路长度相同时 沿程水头答 流量相同时 管径越小 断面平均流速越大 管路长度相同时 沿程水头 损失也就越大 因此两断面测压管的液面差就越大 损失也就越大 因此两断面测压管的液面差就越大 层流时层流时 h hf f与管径的与管径的 2 2 次方成正比 紊流时与管径的次方成正比