流体力学沿程阻力实验

1、中国石油大学（华东）工程流体力学 实验报告成绩：实验日期：_ 班级：学号：姓名:成绩：同组者：实验七、沿程阻力实验一、实验目的掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法。在双对数坐标纸上绘制人一 Re的关系曲线。进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化曲线。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。上水管戏稳压水箱VI离心泵F2孔板流量计；F3电磁流量计F1文丘利流量计C量水箱_；稳压水箱VI离心泵F2孔板流量计；F3电磁流

2、量计F1文丘利流量计C量水箱_；V阀门；K局部阻力实验管路图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，因此利用能量方程式可以推导出管径 两点间的沿程水头损失计算公式：式中入一沿程阻力系数；式中L实验管段两端面之间的距离，m;D实验管径，；g重力加速度(g=9.8 2)； 。一管内平均流速，m/s;h f 沿程水头损失(由压差计测得)，m。由式(1-7-1由式(1-7-1)可得沿程阻力系数入的表达式为:(1-7-2)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，可以得到该管的人- Re关系曲线。四、实验要求

3、有关常数实验装置编号：No. 4管路直径：D = 1.58X10-2 m；水的温度：T =21C；水的密度：p = 998.02 kg/m3；动力粘度系数：口 = 0.9810 x 10-3 Pa. s；运动粘度系数：v=9.8 29 x 10-7 m2/s；两测点之间的距离：L=5 m。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 -2m)hu/(10 -2m)V/(10 -6m3)t /sh1/(10 -2m)h2/(10 -2m)h1/(10 -2m)h2/(10 -2m)112.950.835.829625.8213

4、.251.248.0381.240.9312.751.268.0271.550.6413.051.296.9366.255.9512.851.4143.9163.758.6612.851.4183.7780.941.8713.830.710972.952.1813.230.6168.8368.058.2994032.166.060.91097042.9965.162.21193043.6264.762.71292556.4464.563.01393564.6864.363.21447035.5664.263.41538534.3364.163.51631533.5664.163.623535.

5、1664.163.7表7-2沿程阻力实验数据处理表次数Q/(10 -6 m 3/s)V/(10 -2m/s)Ah/(10 -2m) h/(10 -2m)hf/(10 -2m)力Re1423.23215.86670.2884.520.11756634700.232316.47161.41440.3507.780.12070825947.163226.40115.47620.9263.340.12231218562.774157.6480.403710.3129.780.12433612924.85107.2954.72265.164.260.1329078796.605684.0142.8532

6、39.139.10.1318726888.607762.0231.632320.820.80.1287495084.859841.2221.02669.89.80.1372873380.013929.2814.93595.15.10.1415942400.9411022.5611.50842.92.90.1356161849.9631121.3210.8744220.1047511748.0591216.398.359211.51.50.1329541343.7351314.467.373141.11.10.1253231185.2241413.216.741350.80.80.1090281

7、083.6651511.215.720020.60.60.113579919.4872169.394.787390.50.50.135118769.56866.683.409020.40.40.213178547.9965以第二组数据为例，说明计算过程:已知：管路直径D=1.58 x 10 -2 m ；运动粘度系数：v= 9.829 x 10 -7 m 2/s ； 两测点之间的距离：L=5m；h = 13.2 x 10 - 2 m ； h = 51 .2 x 10 - 2 m ；时间 t=48.03s；汞-水压差计 h = 81 .2 x 10 -2 m ；h = 40.9 x 10 -2 m

8、 ；水箱A= 400cm 2 ；则Q = (h - h ) A / t = (51 .2 x 10 - 2 13 .2 x 10 - 2) x 400 x 10 -2 - 48 .03 = 316 .47 x 10 -6 m 3 s-1S = x D 2 = 35 x 0.0158 2 = 1.96 x 10 -4 m 2 ；44Q 316 .47 x 10 -6v = = = 161 .41 x 10 -2 m s -1 ；S 1.96 x 10 -4A h = h - h = 81 .2 x 10 -2 40.9 x 10 -2 = 40.3 x 10 -2 m ；hf = (13.6 1

9、) x Ah = 12.6 x 40.3 x 10-2 = 507.78 x 10-2m ；X = 2g D 匕=2 x 9.8 x 1.5810 x 507 .78 x 10 -2 = 0.120708 ；L v 25(161 .41 x 10 - 2)2Re=Dv0.0158 x Re=Dv0.0158 x 161 .41 x 10 -29.829 x 10 -7=25947 .16 ；其余数据同理得出，如表中所示在双对数坐标纸上绘制X -Re的关系曲线。五、实验步骤阀门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。打开阀门V10排气，排气完毕后将阀门关闭。打开实验管路左、右

10、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。若不齐平，须排气(为防止汞发生外泄，排气时应在老师的指导下进行)；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)。逐次关小阀门V11，记录17组不同的压差及流量。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粘度R。实验完毕后，依次关闭阀门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。

11、六、注意事项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；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；使用量筒、温度计等仪器设备时，一定要注意安全；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如果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：是，因为根据伯努利方程，沿程水头损失, pp v 2、，对于等直径管道v = V，贝uh = (z + r + 1 ) (z + + 2)12f1 y 2 g2 y 2 gh =( - + P 1) _ (z * P 2) = z + P，即沿程水头损失等于测压管水头差，而压 f 1 y 2 yy差计的读数差即是测压管水头差，如果实验管安装成倾斜的，读数虽然改变，但 读数差不会改变。随着管路使用年限的增加，人-Re关系曲线会有什么样的变化?答：随着管路使用年限的增加，管壁上沉淀，管路的粗糙度增加，沿