2023年沿程阻力系数测定实验报告

沿程水头损失实验实验人XＸX合作者ＸＸXXＸ年XX月ＸX日一、实验目的1.加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制lｇｈｆ~－lｇ曲线;２．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法；3．将测得的Re-λ关系值与莫迪图对比，分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。二、实验设备本装置有下水箱、自循环水泵、[供水阀、稳压筒、实验管道、流量调节阀]三组,计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时接通电源水泵启动,全开供水阀，逐次开大流量调节阀,每次调节流量时，均需稳定2-３分钟,流量越小,稳定期间越长;测流量时间不小于8-1０秒；测流量的同时，需测记压差计、温度计[自备，应挂在水箱中]读数。三根实验管道管径不同，应分别作实验。三、实验原理由达西公式得=K×hf/Q２另有能量方程对水平等直径圆管可得对于多管式水银压差有下列关系hｆ=（P1-P２)／γｗ＝(γｍ／γw-1）(h2－h1+h4-h3）=12.６△hmΔhｍ＝h2－h1+h４-h3ｈf—mmＨ2O四、实验结果与分析实验中，我们测量了三根管的沿程阻力系数,三根管的直径分别为１０mm，1４mｍ，20mm。对每根管进行测量时，我们通过改变水的流速，在相距80ｃm的两点处分别测量相应的压强。得到表1至表３中的实验结果。相关数据说明:水温29.4℃，相应的动力学粘度系数为流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间拟定。水箱底面积为,记录水箱液面升高（从到或者从到)的时间，从而计算出流量;若管道直径为,则水流速度为；对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为;雷诺数;计算沿程阻力系数:层流；紊流测量沿程阻力系数:，其中,第一根管表-１(）顺序时间流量Ｑ流速v雷诺数Ｒｅ压差计cｍ沿程损失hｆ沿程损失系数λ层流紊流iｓcm3/scｍ/sh１h2cmλλ１２3．68202.７02５8.０92.58E+０48６．8４8.238.６1.42E-０22.48E-０32.49E-02224.７31９4.１0247.1３２.47E＋048１．645．236．41．46E-022.59Ｅ－032.5２E-02325．43188.７5２40.３32.40E+０4７4．５40.７３3.8１.43E-０22．66E-03２.５4E-02426．881７8．５72２７.3６2．２７E+０467.23６.５30.71.46Ｅ－０２2．81E-032.57Ｅ-０２529．７116１．56205.71２．06E+０4５8.1３１．127.０1.56E-023.１１E-0３2．６４Ｅ-０2630.88１５5.４4197.９1１．９8E＋0452.２２7.62４.61.54E－023.23Ｅ-032．66Ｅ-02７32.5７１4７.３７1８7.６41.88E+0444.922.922.01.53Ｅ－023.４1Ｅ-０32.70E-0２837.02１29.66165.0９１．６５Ｅ＋0４35.517.41８．１１．６３E-023．８８Ｅ-0３2.７9E-02941.１21１6.7３１4８.６３1.４9E+0426.711．914．81．６４E-０24.３1E-032.86E－021052.69９1.10１15.991.１6E+0４1７.26.610.６１.９3E-025.５2E-03３．04E-0２第二根管表-２（)顺序时间流量Q流速v雷诺数Ｒe压差计cm沿程损失ｈf沿程损失系数λ层流紊流iｓcm３/ｓcm／sh1h2cmλλ117.38276.１8179.412.5１E+044５.62２.8２２.８2.43E-０22.55E-032．51E-０２218．４2260.59169.2８２.37E+04４1．０20.220．82.49E-０22.7０E-032.55E－0２318.6９25６.8２16６．8３2．３4Ｅ+0４37．818.８19.02.３4E－0２2.7４E-0３2.5６E-02419.3９24７.551６0.８12．25E＋0433.515.717.82.36E-022.84E－032.58E-０25２1.12227.271４7．６42.07Ｅ+0427.311.915.42．4２Ｅ-０２3.10E-0３２.64E-02６２2.90２０9.61136.１61.９１E+０４2２.7９.３13．4２.４8E-0２３.３6Ｅ－032.69E-02第三根管表-3(）顺序时间流量Q流速v雷诺数Ｒe压差计ｃm沿程损失hｆ沿程损失系数λ层流紊流iscｍ3/ｓcm/sh1h2cｍλλ1１６.３029４．4894．０31.88E+0458．354.0４.32．40Ｅ－０23.4０E-0３２.7０Ｅ-０２21７．47274.7687.7４1.75E+0451.6４7.９３．72.3７E－023.65E-032.７5Ｅ-０２318.7４256．1４81.791.64E+0442.７39.6３．12．29E-023.91E-０32.79E－0２421.2５225.88７2.131.4４E+043１.428.52．92．75E-024．４4E－032.８8E-０2５23.８620１.176４.241.28E+04２3.4２1．32.1２.51E-0２４.98E-03２.9７E-02６２7．13176．９35６.５01.13E+０41６.314.4１．92.９4E－025.66E-033.06Ｅ-０2通过对三根管的相关计算，我们发现实验测出的沿程阻力系数远远比层流情况下的计算值大，将近大一个数量级。事实上,我们实验中的雷诺数在1000０－2６０00，超过层流范围,且在可认为是在接近紊流或刚达成紊流条件,与紊流情况下算出的层流阻力系数比较相近,但仍略小，所以我们可以认为实验中我们的水流其实是快接近紊流的。此外,尽管读数时液面有一定的抖动,但是对于每一根管算出的沿程阻力系数都比较相近,因此可认为本实验中读数误差对实验结果没有多大影响。对三根管的实验结果作曲线，结果图－1至图－３所示。图-SEQ图-\*ARABIC１图－