管路沿程阻力测定实验报告

实验一管路沿程阻力测定实验目的1.掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与的关系。3.测定流体流过管件是的局部阻力，并求出阻力系数ξ。4.学会压差计和流量计的使用。实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。1.沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现为压力降低:湍流流动时，影响阻力损失的因数十分复杂，必须通过实验研究其规律。为减少实验的工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。影响阻力损失的因素有：1）流体性质：密度ρ，粘度μ；2）管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度ε；3）流速u。变量关系可以表示为：Δp=f(d,l,μ,ρ,u,ε)组合成如下的无因次式：；；引入：则上式变为：上式中：λ称为直管摩擦系数，滞留时，λ与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R（m)算出：2.局部阻力当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号表示。这样就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为:2)阻力系数法流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数hp表示：式中：ξ--局部阻力系数，无因次u--在小截面管中流体的平均流速（m/s)。由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因次hp的值可以应用伯努利方程由液压柱差计读数R求出。U可以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出：(m/s)式中：Vs--平均流量（m3/s)三、实验装置与流程1、本实验装置及设备主要参数。被测原件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=3/4。1)测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m3/h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为Ⅱ的仪表常数为655.30（次/升），MMD智能流量仪）。循环水泵。3)循环水箱。DZ15-40型自动开关。数显温度表。2、流程：1）..水箱2）.控制阀3）.放空阀4）.U形压差计5）.平衡阀6）.放空阀7）.排液阀8）.数显温度表9）.泵10）.涡轮流量计11）.取压计12）.U形压差计13).闸阀14).取压孔四、实验操作步骤及注意事项1.水箱充水至80%。2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，关闭阀2，后启动）。5.排气：管路排气；测压管排气；关闭平衡阀，缓旋旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走）排气完毕。6.读取压差计零位读书。7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8~10个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差△p1（或△p2）。9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。五、实验数据记录实验装置号Ⅰ，被测管长2.0m，被测管径0.021m，被测管径镀锌水管，仪表常数599.41次/升，水温27.0℃。序号流量计读数（次/s）真管阻力损失Δp1局部阻力损失Δp2U管左边读数cmHgU管右边读数cmHgU管左边读数cmHgU管右边读数cmHg00（初始）34.9（初始）34.9（初始）28.0（初始）28.0168818.451.232.523.2259522.547.231.424.3350825.943.930.525.3443328.341.629.826.0538029.540.229.426.2634430.739.129.126.8727432.237.628.727.2820633.936.528.827.5913034.335.527.927.7107734.835.327.827.8

六、实验数据处理数据处理结果如表所示，以序号1为例写出计算过程。序号流量Vs流速u密度ρ粘度μReR1R2Δp1Δp2λζm3/sm/skg/m3PascmHgcmHgpapa11.147×10-33.3131360080.07×10-58651732.89.340557114990.0782.10420.9926×10-32.8671360080.07×10-57487024.770782.14530.8485×10-32.4511360080.07×10-564006185.22225764300.0782.15040.7223×10-32.0861360080.07×10-55447413.33.81644546990.0802.16950.6340×10-31.8311360080.07×10-54781510.73.21323039570.0832.37160.5739×10-31.6581360080.07×10-5432978.42.31038628440.0802.07870.4571×10-31.3251360080.07×10-5346015.41.5667718550.0802.12280.3437×10-30.99281360080.07×10-5259262.61.3321516070.0693.27690.2169×10-30.62651360080.07×10-5163611.20.214842470.0801.266100.1285×10-30.37121360080.07×10-596940.5061800.0950.000计算过程（以序号1为例）：∵流量（升/s）=流量仪读数（次/s）/仪表常数（次/升）

∴Vs==1.147L/s实验结果与讨论1、用双对数坐标纸关联一定的下，λ和Re的关系，并用你的实验结果估算工程问题的阻力损失。一定的下，λ和Re的关系如图所示，以λ=0.08209为例，2、根据所得到的λ和Re的关系，验证柏拉修斯公式。答：柏拉修斯公式：λ=当Re=8683时λ=0.0∴此条件下柏拉修斯公式不成立3、为什么测定前需要先赶尽设备和测压关的空气？怎样赶走？答：如果设备和测压管中存在空气，就会引起U型管读数产生误差；先排出气管后排进气管。4、再进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？答：要关闭出口阀，只有这样才能通过U型压差计的液面是否变化来判断系统的排气是否