管路沿程阻力测定实验报告st

实验一管路沿程阻力测定一、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、测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re的关系。3、测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。4、学会压差计和流量计的使用。二、实验原理流体在管路中流动时，引起的压强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、沿程阻力液体稳定流动时，阻力损失表现为压强（降低）损耗：为减少工作量，扩大实验结果的应用范围，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：a、流体的性质：密度ρ，粘度μ；b、管路的几何尺寸：管径d,管长l,管壁粗糙度ε；c、流动条件：u.经因次分析后，上式中：λ称为直管摩擦系数，雷诺数Re在层流时：λ=64/Re;湍流时：λ与Re和ξ/d有关。须由实验确定。2、局部阻力（两种方法）⑴当量长度法⑵阻力系数法流体流经某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数表示：式中：ζ----局部阻力系数，无因次u----小截面管中的平均流速（m/s）（m/s）---平均流量(/s)应用伯努利方程由液体压差计读数R求出 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=¾。⑴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605.30（次/升），MMD智能流量仪）。⑵循环水泵。⑶循环水箱。1792179231111138121054146⑸数显温度表。2、流程：流体流动阻力损失实验流程图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12U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、实验数据实验装置号：Ⅱ，被测管长：2.0m，被测管径：0.021m被测管件：镀锌水管，仪表常数：605.30次/升，水温：27.0°C。序号流量仪读数（次/s）直管阻力损失△p1局部阻力损失△p2U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)34.80（初始）34.80（初始）27.80（初始）27.80169018.6051.1032.6023.20259822.5047.2631.5524.45348926.6243.2530.3525.55439629.6540.4229.5526.35529132.0037.9528.8527.15619933.4736.5528.4527.55711334.5035.5027.9527.8585434.8535.1028.0027.95数据处理序号流量Vsm3/s流速Um/s密度ρKg/m3粘度μPa·sReR1cmHgR2cmHg△p1Pa△p2Paλζ10.001203.465996.780.854584860.932.509.4040162.211621.90.07051.94220.001002.887996.780.854570721.824.767.1030612.78778.270.07742.11330.000822.367996.780.854557983.516.634.8020560.95934.600.07732.12540.000671.934996.780.854547376.510.773.2013315.83956.400.07792.12250.000491.415996.780.854534662.75.951.707356.402101.840.07742.10660.000330.953996.780.854523345.33.080.903808.001112.740.07932.45870.000190.547996.780.854513399.70.930.101149.80123.6380.08091.82980.000090.260996.780.85456369.10.350.05309.09061.81880.08321.835计算过程（以序号2为例）：u===2.887m/sRe===70722ΔP1=R1（ρ指-ρ水）g=30612.7Pa计算解得：λ=0.0774ζ=1.942七、实验结果与讨论1.用双对数坐标纸关联一定ε/d下，λ和Re的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。答:一定ε/d下，λ和Re的关系见附图：估算：以λ=0.0774为例：2、根据所得到的λ和Re的关系，验证伯拉休斯公式。答：柏拉修斯公式：，当Re=时，λ=0.019，即在此条件下柏拉修斯公式不成立。3、为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？答：因为在测量时设备和测压管中的空气会导致U型管中液面发生变化，即读数不准确。排尽空气的办法：先打开平衡阀，关闭其它阀，然后打开管路阀门，将里面的空气全部排尽后关上阀门。先打开测压管进压管阀门，等到玻璃小球内无气泡便关闭阀门，再打开排出压管阀门至小玻璃小球内无气泡后关闭。然后打开平衡阀，观察测压管液面的变化情况，若U型管两边读数相同则空气已排尽。4、在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：必须关闭系统的出口阀，因为这样才能通过U形压差计的液面是否变化判断系统的排气是否完全。5、U形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？答：作用是：