沿程阻力实验.doc

中国石油大学（华东） 流体力学 实验报告实验日期： 2011.5.10 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验七 沿程阻力实验一、实验目的1. 掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法。2. 在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。3. 进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。二、实验装置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、水的粘温表等。图7-1 管流综合实验装置流程图F1文氏流量计； F2孔板流量计 ；F3电磁流量计 ；C 量水箱 ； V 阀门 ； K 局部电阻实验管 ；三、实验原理本实验所用的管路水平放置且等直径，因此利用能量方程式可以推导出管路两点间的沿程水头损失计算公式为： 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=9.8m/）； v管内平均流速，m/s; 沿程水头损失（由压差计测定），m。由式可以得到沿程阻力系数的表达式：沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关，在紊流时与雷诺数、管壁粗糙度都有关。当实验管路粗糙度保持不变时，可以得到该管的-Re关系曲线。四、实验要求1 有关常数 实验装置编号：No. 10 管路直径：D = 1.5810-2 m； 水的温度：T = 18.0 ；水的密度：= 998.62 kg/m3；动力粘度系数：= 1.059910-3 Pas；运动粘度系数：= 1.05710-6 m2/s；两测点之间的距离：L= 5 m2实验数据记录及处理见表7-1和表7-2。表7-1 沿程阻力实验数据记录表次数流量汞-水压差计水气-压差计hd/10-2mhu/10-2mV/10-6mt/sh1/10-2mh2/10-2mh1/10-2mh2/10-2m11050.328.7299.723.221050.740.9481.241.731050.557.6571.851.3 41055.592.90 66.556.55103057.3464.258.863050.381.7597.262.473045.578.8591.268.783045.2114.5985.275995024.5782.877.41096036.3481.578.81196040.8781.179.21298045.6280.979.41396050.8580.779.61461034.8880.679.71554035.1280.579.91637033.2580.479.91733034.9780.379.9表7-2 沿程阻力实验数据处理表次数QvRe/(10-6m3.s-1)/(10-2m.s-1)/(10-2m)/(10-2m)/(10-2m)1561.28286.3776.5963.90.0728 42806.2 2397.66202.8939.5497.70.0749 30327.2 3281.01143.3720.5258.30.0778 21431.0 4195.9299.96101260.0781 14941.8 5139.5271.185.468.040.0832 10640.4 699.3350.6834.834.80.0839 7575.2 778.6340.1222.522.50.0866 5996.8 853.0627.0710.210.20.0862 4046.5 938.6719.735.45.40.0859 2948.8 1026.4213.482.72.70.0921 2014.7 1123.4911.981.91.90.0819 1791.4 1221.4810.961.51.50.0773 1638.3 1318.889.631.11.10.0734 1439.8 1417.498.920.90.90.0700 1333.8 1515.387.840.60.60.0604 1172.6 1611.135.680.50.50.0961 848.7 179.444.810.40.40.1069 719.7 以其中第4组数据写出计算实例。流量 Q = ( hu hd ) 400 / t = (55.5-10) 400 /92.90=195.91 10-6 m3 / t 断面平均流速 V=4 Q / （D2 ）=4 195.9110-6 / （3.141.5810-21.5810-2 ）= 0.9997 m / s h, = h1, - h2, =66.5-56.5 =10 10-2 m沿程阻力 = 12.6 h, = 12.6 10 10-2 = 1.26 m 沿程阻力系数 = 2g D / L / v2 = 2 9. 8 1.5810-2 / 5 1.26/ 0.99972= 0.0781雷诺系数Re = D V / = 1.5810-2 0.9997/1.05710-6=14941.8 3在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。五、实验步骤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。2. 打开阀门V10排气，排气完毕后将阀门关闭。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齐平，若不齐平，需排气（为防止汞外泄，排气时应在老师指导下进行）。4. 用打气筒将水-气压差计的液面打到中部，关闭压差计上，下方三个球形阀，将阀门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（当压差为5cm-7cm汞柱时，打开压差计下方两个球形阀，由汞水压差计换用水气压差计来读压差）。5. 逐次关小阀门V11，记录18组不同的压差及流量。6. 用量筒从实验管路中接足量的水，放入温度计5min后读出水的温度，查水的密度与粘度表得到动力粘度。7. 实验完毕后，依次关闭阀门V11及实验管路左，右两测点的球形阀，并打开两用压差计上部的球形阀。六、注意事项1 本实验要求从大流量开始做（注意一定要把阀门V11完全打开），然后逐渐调小流量，且在实验的过程中阀门V11不能逆转。2 实验点分配要求尽量合理，在记录压差和流量是，数据要一一对应。3 使用量筒，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，温度计放回原位，将秒表交回。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？答：不是。因为 =（z1+P1/+v12/2g）-（z2+P2/+v22/2g），对于等直径管道v1=v2,所以 =（z1+P1/）-（z2+P2/），所以沿程水头损失等于测压管水头差，而压差计正是反映两断面的测压管水头差，如果管道水平，即z1=z2,则压差计读数差即为水头损失，若倾斜，z1不等于z2，压差计读数不是沿程水头损失。2 随着管路使用年