沿程阻力的实验报告

1、沿程阻力的实验报告中国石油大学（华东）工程流体力学 实验报告实验日期：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 入-Re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。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。溢孫口也下水池F1文丘利流量计; F2_孔板流量"ST1计 ；F3电磁流量计

2、；C 量水箱; V |阀.门; K局部阻力试验管路图7-1管流综合实验装置流程图三、实验原理本实验所用的管路水平放置且等直径，因此利用能量方程可以推导出管路 两点间的沿程水力损失计算公式为：L2Hf 二丄（1-7-1 ）D 2g式中入沿程阻力系数；l 实验管段两端面之间的距离，md实验管内径，mg重力加速度（g=9.8 m/s .实验数据记录及处理见表7-1和表7-2）;v 管内平均流速，m/s;h f沿程水头损失（由压差计测定），m。由式（1-7-1 ）可以得到沿程阻力系数 入的表达式：r D hf ：；=2g2（1-7-2 ）L v沿程阻力系数入在层流时只与雷诺数有关，在紊流时与雷诺数、管

3、壁粗糙 度都有关。当实验管路粗糙度保持不变时，可以得到该管的入-Re关系曲线。四、实验要求1 .有关常数实验装置编号：No. 4管路直径：D =1.58 10?m水的温度：T =20.0C；水的密度：二 998.23 kg/m 3;动力粘度系数：J =1.055 10-3 Pa s;运动粘度系数：、=1.007 10” m2/s ;两测点之间的距离：L= 5 m表7-1沿程阻力实验数据记录表次流量汞-水压 差计水-气压 差计数hdhuVt/hlhhih2-2/(10 m)-2/(10 m)-63/(10 m )s-2/(10 m)-2/(10 m)-2/(10 m)-2/(10 m)110.4

4、55.645.2894.819.2210.954.560.6277.237.1310.541.861.5667.447.1416.137.461.7962.152.3520.836.161.8459.754.7625.938.062.2866.126.4730.339.062.5656.937.0835.441.261.0952.142.4953019.0349.845.01046020.0748.945.91137519.9348.446.41234520.0048.246.71332020.1648.046.91428520.7247.847.01524019.8447.847.21634

5、531 1347 847 31739541.4447.747.3表1-7-2沿程阻力实验数据处理表次数Q/ml/sv/cm/ s加/cmAh /cmhf/cm&Re1399.29203.6575.6952.560.142331953.292287.69146.7340.1505.260.145323022.593203.38103.7320.3255.780.147216275.314137.8970.339.8123.480.154611034.30598.9750.485630.15327919.64677.7139.6439.739.70.15656219.00755.6328.

6、3719.919.90.15314451.50837.9819.379.79.70.16013039.08927.8514.204.84.80.14732228.751022.9211.69330.13601834.151118.829.60220.13451505.731217.258.801.51.50.12001380.421315.878.101.11.10.10401270.231413.757.020.80.80.10071100.721512.106.170.60.60.0976968.04168.394.280.50.50.1692671.25175.532.820.40.40

7、.3115442.47以其中一组数据写出计算实例 以第一组数据为例：Q = A(hu -hd)/t = 400 10， (55.6-10.4) 10/45.2 399.29 10m 2 (1.58 10 )二/4/s由Q二A v，则管内平均流速为399.29 10 上= 203.65 10m/s汞-水压差计压差.：h=hi'-h2' = 94.8 -19.2 =75.6 10m沿程水头损失 hf =(13.6_1) ：h =(13.6-1) 75.6 10952.56 10m沿程阻力系数-2g hL v=2 9.81.58 1052952.56 10-(2203.65 10-)

8、2-0.1423= 31953.291.58 10" 203.65 10"1.007x10 卫3 .在双对数坐标纸上绘制- Re的关系曲线1.0000.0101001*-AQ.100表L AR已关系曲线图100010000'雷诺数Re100000五、实验步骤1. 阀门V1完全打开。一般情况下 V1是开着的，检查是否开着最大即可。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。须排气（为防止汞发生外泄，排气时应在教师的指导下 进行）。4. 用打气筒将水-气压差计的液面打到中部，关

9、闭压差计上、下方的三个球 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57cm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）。5. 逐次关小阀门V11，记录17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，查水的密度和粘度表得到动力系数 卩。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，并打开两用式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，且在实验过程中阀门 V11不能逆转。2

10、. 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hf ?:将试验管安装成倾斜时，比压计中的读数差不是沿程水头损失。因为在测试点列伯努利方程可得：2 2h（z1p1需）“"），由于管路是等直径的，贝U： hf =（Z1 -P）-（Z2 2），如果实验管是倾斜的位置水头z不同,hf =（乙 P） -（Z2 R）=卫所以测得的压差不是沿程水头损失。2 随着管路使用年限的增加， - Re关系曲线会有什么

11、样的变化？答：随着管路使用年限的增加，内管壁的粗糙度也会增加，由于沿程阻力 系数在层流时只与雷诺数有关，则- Re关系曲线在层流段变化不大；在紊流段 由于管壁粗糙度的增加，沿程水头损失会相应的增加，由式（1-7-2 ）知沿程阻答：由式（1-7-1 ）知hfL v2L Q/G D2/4)2= k D 2g D2g8 LQ2T"25gD当流量、力系数进而会增大，所以紊流段 - Re关系曲线会向上偏移。 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？实验管段长度相同时，管径愈小，沿程水头损失会愈大，而沿程水头损失的大 小和测压管液面差是相等的，所以两断面的测压管液面差会愈大，变化规律即 如上式所示。八、心得体会通过本次试验，我验证了课堂上的关于雷诺数与沿程阻力系数的关系，将理 论和实践相结合，进一步明确了实验的基本原理。同时也体会到了两用液差计 的巧妙和方便。通过这次做实验，我更加