管道局部水头损失实验

PAGE武汉大学教学实验报告水利水电学院水利类专业2011年6月11日实验名称局部水头损失实验指导教师赵昕姓名蓝诚宁年级09级学号2009301580034成绩一、预习部分实验目的实验基本原理主要仪器设备（含必要的元器件、工具）实验目的：掌握测定管道局部水头损失系数的方法。将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。2、实验基本原理：由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。式中：—局部水头损失系数。系数是流动形状与边界形状的函数，即=f（Re，边界形状）。一般水流Re数足够大时，可认为系数不再随Re数而变化，而看作常数。管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式：式中，A1和v1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A2和v2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。主要仪器：量筒、秒表各一个，其他设备如右图所示：二、实验操作部分实验数据、表格及数据处理实验操作过程（可用图表示）结论实验步骤熟悉仪器，记录管道直径D和d。检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。检查尾阀K全关时测压管的液面是否齐平，并保持溢流，使水位恒定。慢慢打开尾阀K，使流量在测压管量程范围内最大，待流动稳定后，记录测压管液面标高，用体积法测量管道流量。调节尾阀改变流量，重复测量6次。实验过程注意事项：实验必须在水流稳定后方可进行。计算局部水头损失系数时，应注意选择相应流速水头；所选量测断面应选在渐变流上，尤其下游断面应选在旋涡区的末端，即主流恢复并充满全管的断面上。用体积法测量流量时，量筒的水必须倒进接水槽，保证水正常循环。实验数据，表格及数据处理圆管直径D=2.7cm，圆管直径d=1.46cm。实验过程数据及计算结果：，。实验结论三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）实验成果的评价实验过程中，由于突扩断面后水流流速很不稳定，所以只能测扩大管道中断的流速，然而实验过程中了扩大段管道的沿程水头损失，所以实测结果与理论值存在的偏差。在流速的测量中也存在着一定的误差。在误差允许的范围内，实验结果能够2、思考题（1）试分析实测hj与理论计算hj有什么不同？原因何在？答：实测hj比理论计算hj要小，在扩大的管道中存在沿程水头损失的，计算时我们将其忽略。（2）如不忽略管段的沿程水头损失hj，所测出的值比实际的值偏大还是偏小？在使用此值是否可靠？答：如果不忽略沿程水头损失，值比实际的偏大。但由于测点间距离很短，故对实验结果影响不大，在此使用此值是可靠的。（3）在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩大的值是否一定大于突然缩小的值？答：不一定，由公式：扩大：1=（A1／A2－1）2，2=(A2／A1－1）2，缩小：缩小＝0.5（1－A1／A2），可知的大小只与A1／A2有关。（4）不同的Re数时，局部水头损失系数值是否相同？通常值是否为一常数？答：，值与流态有关，特别是在紊流区和层流区，不