中国石油大学(华东) 流体力学实验沿程阻力.doc

中国石油大学（华东） 工程流体力学 实验报告实验日期： 2013-5-22 成绩： 班级：海油1102 学号： 11093226 姓名： 张家林 教师： 李成华 同组者： 刘佳林 谢天 王玉亭 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 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 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 ； F2 孔板流量计 ；F3 电磁流量计 ；C 量水箱 ； V 阀门 ； K 局部阻力实验管路 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=Lv2/2Dg （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： =2gDhf/lv2 （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。四、实验要求 填空 1有关常数 实验装置编号：No. 5 管路直径：D = 1.58 cm； 水的温度：T = 20.0 ；水的密度：= 0.99823 g/cm3； 动力粘度系数：= 1.0050 mPas；运动粘度系数：= 1.00678*10-2 cm2/s； 两测点之间的距离：L= 500 cm2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/cmhf/cm1355.37 181.34 69.9880.740.16587936628459.14 2264.42 134.93 39.1492.660.16759317221175.79 3189.60 96.75 20.1253.260.16756598915183.94 4128.76 65.70 9.3117.180.16811837610311.30 593.68 47.81 5.164.260.1741477067502.49 664.67 33.00 30.930.90.1757538545178.70 752.63 26.86 20200.1717307294214.88 838.26 19.52 11.3411.340.1842749433063.85 927.98 14.28 5.45.40.164043442240.84 1023.55 12.02 3.93.90.1673101431885.67 1120.05 10.23 2.82.80.1657244281605.39 1213.75 7.02 1.21.20.1508940161101.41 1310.67 5.44 0.70.70.146336077854.22 148.29 4.23 0.50.50.172904364664.17 156.50 3.32 0.40.40.225367589520.33 164.45 2.27 0.30.30.360751406356.16 3、以第一组数据写出计算实例。（1） 汞柱差：= h1-h2=69.9cm（2） 沿程水头损失hf=66.7*12.6=880.74cm（2）运动粘度系数：=/= 1.00678*10-2cm2/s（3）流量：=V/t=Sh/t=355.37cm3/s（4）管内平均流速：v =Q/A=Q/d2/4=181.34cm/s（5）雷诺数：=Dv/=28459.14（6）沿程阻力系数：=2gDhf/lv2=0.165874在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。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57 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 ；2实验点分配要求尽量合理，在记录压差和 流量 时，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、温度计放回原处，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：仍然是。管径不变且水平，流速不变。由伯努利方程可知，沿程水头损失hf等于压力水头损失与位置水头损失之和，即测压管水头损失。比压计读数即为测压管水头差，它包括了位置水头差，所以实验管倾斜时比压计读数仍是沿程水头损失。2随着管路使用年限的增加，-关系曲线会有什么样的变化？答：随的变化趋势越来越平坦。因为随着管路使用年限的增加，内壁的粗糙度越来越大，当粗糙度大于层流底层厚度时， 不受Re影响，所以趋于水平线，并且随着 的增大，曲线向上移动。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？：当流量、实验管段长度相同时，管径越小则流速v越大，由，v=Q/（D2/4），所以，hf与D5成反比，D越大则hf越大，所以管径越小两断面的测压管液面差愈大。变化规律即如所示。八、心得体会答：通过本次试验，我基本掌握了测定管道沿程阻力系数的方法，进一步了解了进一步了解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，加深了对莫迪图的理解，且在实际操作