沿程水头损失实验报告
2.沿程水头损失实验
一、实验目的
1．通过实验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lgh f ～-lgv 曲线；
2．掌握管流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，提高实验成果分析能力。
二、实验原理
对于圆管稳定流动，达西公式给出：
g
v d L h f 22
??=λ 对于给定管径、管长的圆管稳定流，由达西公式可得：
2
2
5
22
22
8422Q
h K Q
h L
gd d Q L gdh Lv
gdh f f f f ?
=?
=
??
? ??=
=
ππλ
式中：L
gd K 85
2π=
对水平安装的等直径圆管，由能量方程可得：
γ
2
1P P h f -=
对于指示液，被测液体均为水的U 形管压差计，有：
212
1h h P P h f -=-=
γ
式中h f ——测定管段L 的沿程水头损失，cmH 2O
γ——实验水温和大气压力下的水容重
三、实验装置
1.沿程水头损失实验装置1套，结构示意如图1所示
2.秒表1块
3.温度计1支
4.管径d=1.0cm 。
图1 沿程水头损失实验装置示意图
1.水箱（内置潜水泵）
2.供水管
3.电器插座
4.`流回水管
5. 整流栅板
6. 溢流板
7.水箱
8. 测压嘴
9.实验管道10.差压计11.调节阀门12.调整及计量水箱13.回水管14.实验桌 15旁通管阀门 16 进水阀门
本装置有下水箱、自循环水泵、供水阀、稳压水箱、实验管道、流量调节阀，计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时应将管道、胶管及压差计内的空气排出，接通电源水泵启动，开启供水阀，逐次开大流量调节阀，调整两个阀门开度。每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；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。 四、实验步骤
1.对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理，记录有关常数管道内径d ，测量管段长度L ，水箱长a 和宽b ；
2.检查储水箱水位（不够高时冲水），旁通阀是否已关闭；
3.接通电源，启动水泵，全开进水阀16，水泵自动开启供水，保持溢流板有稍许溢流。
4.打开流量调节阀11，系统充水赶气（排气）；
5.稳定后，测读并记录数据表中所要求的参数；
①层流区：应在水压差计△h=20-30cmH 2O 量程范围内，进行3-5组实验。其中第一次实验压差△h=0.2cm 左右，逐次增加压差△h=0.2cm 左右。
②紊流区：开大流量，第一次实验压差△h=0.5-0.8cm ，逐次增加压差△h=10cm ，直至测出最大的
f
h （右侧测压点水位最低），进行3-5组实验。
③流量改变时用秒表和计量箱测定流量，记下时间Δt 和体积V 。
7.实验仪器校核：实验结束后，关闭阀门11，检查水差压计仪是否指示位零，
若均为零，则关闭进水阀门16，断开电源，清理现场。否则表明差压计已进空气，需重做试验。
五、数据记录与整理
1.记录与计算见表1； 计算原理：
)
s cm (980g )
s (cm d
4v s cm t
000221.0t 0337.0101775
.0v 3222
e ==++=
=
πνν
Q
d
R ）（ 2.绘制lgh f ～lgv 曲线，以lgv 为横坐标，以lgh f 为纵坐标；根据具体情况练成一段或几段直线，求各段直线的斜率2121(lg lg )/()f f m h h v v =--。
将求得的各区段m i 值与已知的各流区的m 值（层流区m=1，光滑管流区m=1.75，紊流过渡区1.75 3.绘制lg100λ～lgRe 对数曲线，lgRe 为横坐标，以lg100λ为纵坐标。 表1 记录及计算表格 常数：圆管内径d= 1.0 cm ，量测管段长度L= 9.0 cm ，水箱长度a=18.50cm ，宽度为b=15.00cm )/cm (8/2552s l gd k ==）（π 同组者： 说明：运动粘度保留四位有效数字，K 保留三位，Re 位整数，其余保留两位小数后两位。 六、分析思考题 1.为什么本实验中压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验结果？ 2.如何从lg lg f v h 曲线得到的2121(lg lg )/()f f m h h v v =--值，判定流区（m=1,m=2, 1.75 3.实际工程中钢管中的流动大多为光滑管流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞的流动大多为紊流阻力平方区，其原因何在？ 4.本次实验结果是否与莫迪图吻合？如果不吻合，试分析其原因。 测 次 体积 cm 3 时间 s 流量 Q cm 3/s 流速 V cm/s 水温 ℃ 运动粘度 ν cm 2/s 雷诺数 R e 测压管 读 数 沿程水头损失 h f 沿程损失系数 λ Re ＜2320 λ=64/Re h 1 h 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求 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 l g V l g f h 曲线； 2．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的方法； 3．将测得的Re-f 关系值与莫迪图对比，分析其合理性，并且与莫迪图比较，进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的实验装置，如图１所示。 图１ 自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 5．测压计； 6．实验管道 8．滑动测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管路与旁通阀； 13．稳压筒 实验装置配备如下： 1．测压装置：U形管水压差计和电子量测仪。 低压差用U形管水压差计量测，而高压差需要用电子量测仪来量测。电子量测仪（见图2）由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 图2 电子量测仪 1．压力传感器； 2．排气旋钮； 3．连通管； 4．主机 2．自动水泵与稳压器： 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气--水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 3．旁通管与旁通阀： 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管，通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门，即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。设计上旁通阀又是本装置用以调节流量的阀门之一。所以调节流量有两种方法：一是调节实验流量调节阀（见图1）；二是调节旁通阀。 4．稳压筒： 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接稳压筒(2只充水不满顶的密封立筒)。 武汉大学教学实验报告 学院：水利水电学院 专业：水利水电工程全英文班 2013年6月22日 实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名 吴前进 年级 11级 学号 2011301580067 成绩 一：预习部分 1：实验目的 2:实验基本原理 3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具） 一、实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。 3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况，以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 二、实验原理 由于边界形状的急剧改变，水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组，从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。 边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。 局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。 g v h j 2ζ= 式中：ζ—局部水头损失系数。系数ζ是流动形状与边界形状的函数，即ζ= f （Re ，边界形状）。一般水流Re 数足够大时，可认为系数ζ不再随Re 数而变化，而看作常数。 管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析，并可得出足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定ζ值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式： 2 2 112 112 1 22222)1(,2)1(,2A A g v h A A g v h j j -==-==ζζζζ 式中，A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速；A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图一所示。 二：实验操作部分 1：实验数据，表格及数据处理 2：实验操作过程（可用图表示） 3结论 图一 局部水头损失实验仪 四、实验步骤 1、熟悉仪器，记录管道直径D 和d 。 2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。 3、启动抽水机，打开进水阀门，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。 4、检查尾阀K 全关时测压管的液面是否齐平，并保持溢流，使水位恒定。 5、慢慢打开尾阀K ，使流量在测压管量程范围内最大，待流动稳定后，记录测压管液面标高，用体积法测量管道流量。 6、调节尾阀改变流量，重复测量5次。 五、注意事项 1、实验必须在水流稳定后方可进行。 2、计算局部水头损失系数时，应注意选择相应流速水头；所选量测断面应选在渐变流上，尤其下游断面应选在旋涡区的末端，即主流恢复并充满全管的断面上。 六、实验成果及要求 1、有关常数。 圆管直径D =2.70 cm ，圆管直径d =1.46 cm 2、记录及计算（见表一）。 实验七、沿程阻力实验 一、实验目的填空 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λ-Re的关系曲线； 3．进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。 二、实验装置 在图1-7-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 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。 F1——文秋利流量计；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计； C——量水箱；V——阀门；K——局部阻力实验管路 图1-7-1 管流综合实验装置流程图 三、实验原理在横线正确写出以下公式 本实验所用的管路是水平放置且等直径，因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿程水头 损失计算公式： 2 2f L v h D g λ = （1-7-1） 式中： λ——沿程阻力系数； L ——实验管段两端面之间的距离，m ； D ——实验管内径，m ； g ——重力加速度（g=9.8 m/s 2）； v ——管内平均流速，m/s ； h f ——沿程水头损失，由压差计测定。 由式（1-7-1）可以得到沿程阻力系数λ的表达式： 2 2f h D g L v λ= （1-7-2） 沿程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关，而在紊流时则与雷诺数、管壁粗糙度有关。 当实验管路粗糙度保持不变时，可得出该管的λ-Re 的关系曲线。 四、实验要求 填空 1．有关常数 实验装置编号：No. 7 管路直径：D = 1.58 cm ； 水的温度：T = 13.4 ℃； 水的密度：ρ= 0.999348g/cm 3； 动力粘度系数：μ= 1.19004 mPa ?s ； 运动粘度系数：ν= 0.011908 cm 2/s ； 两测点之间的距离：L = 500 cm 竭诚为您提供优质文档/双击可除沿程水头损失实验报告 篇一：沿程水头损失实验 沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制 lghf~lgv曲线； 2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法； 3、将测得的Re~?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、实验装置 本实验的装置如图7.1所示 图7.1自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器；2．实验台；3．回水管；4．水压差计；6．实验管道；7．水银压差计；8．滑支测量尺；9．测压点；10．实验流量调节阀；11．供水管与供水阀；12．旁通管与旁通阀；13．稳压筒。 根据压差测法不同，有两种方式测压差：1、低压差时 用水压差计量测； 2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。 本实验装置配备有：1、自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 2 4 图7.2 1.压力传感器； 2.排气旋钮； 3.连接管； 4.主机 2、旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动，为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管（图中未标出）。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制v h f lg ~lg 曲线； 2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法； 3、将测得的 ~e R 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、实验装置 本实验的装置如图7.1所示 图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 6．实验管道； 7．水银压差计；8．滑支测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管与旁通阀； 13．稳压筒。 根据压差测法不同，有两种方式测压差： 1、低压差时用水压差计量测； 2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。 本实验装置配备有： 1、自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 4 2 1.压力传感器； 2.排气旋钮； 3.连接管； 4.主机 2、旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动，为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管（图中未标出）。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3、稳压筒为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。 4、电测仪由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点（图7.2），压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 三、实验原理 沿程水头损失实验 实验人 XXX 合作者 XXX XX 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lgh f ～-lg v 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R e -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，稳定时间越长；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g v d L h r 22 ??=λ 得2 22422?? ? ??==d Q L gdh Lv gdh f f πλ=K ×h f ／Q 2 另有能量方程对水平等直径圆管可得γ 2 1P P h f -= 对于多管式水银压差有下列关系 h f =（P 1－P 2）／γw =（γm ／γw －1）(h 2－h 1+h 4－h 3)=12.6△h m Δh m = h 2－h 1+h 4－h 3 h f —mmH 2O 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 的两点处分别测量对应的压强。 得到表1至表3中的实验结果。 相关数据说明： 水温29.4℃，对应的动力学粘度系数为2 0.01/cm s ν= 流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间确定。水箱底面积为2 202 0S cm =?，记录水箱液面升高12h cm =（从5cm 到17cm 或者从6cm 到18cm ）的时间t ，从而计算出流量 34800(/)() Sh Q cm s t t s = =； 若管道直径为D ，则水流速度为2 4Q v D π= ； 对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为80L cm =； 雷诺数Re vD ν = ；计算沿程阻力系数：层流164Re λ= ；紊流0.25 20.316R e λ-= 测量沿程阻力系数：2/f Kh Q λ=，其中25K /8gD L π=，29.8/g m s = 第一根管 表-1（52 1110,15.113/D mm K cm s ==） DN8DN10DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN65DN80 DN100DN125DN150DN200DN250DN300DN350DN400DN500DN600DN700DN800DN900DN100 912.515.7521.252735.7541536880.5106131156207259311363410513614702800898998 0.10.82240.53660.39730.26920.19720.13690.11460.0820.05930.04770.03330.02530.02020.0140.01040.00820.00670.00570.00430.00340.00290.00240.00210.00180.2 2.7522 1.7956 1.32960.90080.65980.45810.38330.27460.19860.15950.11150.08470.06750.04670.03490.02750.02250.01920.01440.01140.00950.00810.00690.0060.3 5.6326 3.6748 2.7212 1.8436 1.35040.93750.78450.56190.40640.3264 0.22820.17330.13810.09560.07140.05630.04610.0393 0.02940.02330.01950.01650.01420.01240.49.4149 6.1425 4.5485 3.0815 2.2571 1.567 1.31130.93920.67930.54550.38140.28970.23080.15980.11940.09410.0770.06570.04910.03890.03270.02760.02370.02070.514.0759.1831 6.8 4.6069 3.3744 2.3427 1.9604 1.4042 1.01560.81550.57030.4330.34510.23890.17850.14070.11510.09830.07340.05810.04880.04120.03550.03090.619.612.7889.4693 6.4153 4.699 3.2623 2.73 1.9553 1.4142 1.1357 0.79410.6030.48050.33270.24860.1960.16030.1368 0.1022 0.08090.0680.05740.04940.043 0.725.98216.95112.5528.5038 6.2289 4.3244 3.6188 2.5919 1.8747 1.5054 1.05270.79930.6370.4410.32950.25980.21250.18140.13550.10730.09010.07610.06550.05710.833.21321.66916.04610.8717.9626 5.528 4.626 3.3134 2.3964 1.9244 1.3456 1.02180.81430.56370.42120.33210.27160.23190.17330.13720.11520.09720.08370.07290.941.29226.9419.94913.5159.8993 6.8726 5.7512 4.1193 2.9793 2.3925 1.6729 1.2704 1.01230.70080.52370.41280.33770.28820.21540.17050.14330.12090.1040.0907150.21432.76124.25916.43512.0388.3576 6.9939 5.0093 3.6231 2.9094 2.0344 1.5448 1.23110.85230.63690.50210.41060.35050.26190.20740.17420.1470.12650.11031.159.97839.13128.97619.63114.3799.98268.3538 5.9834 4.3276 3.4751 2.43 1.8452 1.4704 1.0180.76070.59970.49050.41870.31290.24770.20810.17560.15110.13171.270.34545.89533.98523.02416.86411.7089.79787.0176 5.0756 4.0758 2.85 2.1642 1.7246 1.19390.89220.70330.57530.49110.36690.29050.24410.20590.17720.15451.382.55753.86339.88527.02119.79213.74111.4998.2359 5.9567 4.7834 3.3448 2.5399 2.024 1.4012 1.04710.82540.67510.57630.43060.34090.28640.24170.2080.18131.495.74762.46846.25731.33822.95415.93613.3369.5517 6.9084 5.5476 3.8792 2.9457 2.3474 1.6251 1.21440.95730.7830.66840.49940.39540.33220.28030.24120.21031.5109.9171.71153.10135.97526.35118.29415.30910.9657.9306 6.3684 4.4532 3.3815 2.6947 1.8655 1.394 1.09890.89890.76730.57330.45390.38140.32180.27690.24141.6125.0681.59160.41740.93129.98120.81417.41812.4769.02327.2458 5.0667 3.8474 3.0659 2.1226 1.5861 1.2504 1.02270.8730.65230.51640.43390.36610.3150.27461.7141.1892.10868.20546.20833.84623.49819.66414.08410.1868.1799 5.7198 4.3434 3.4611 2.3962 1.7906 1.4115 1.15450.98550.73640.5830.48980.41330.35560.311.8158.28103.2676.46551.80437.94526.34322.04515.7911.429.1705 6.4126 4.8694 3.8803 2.6864 2.0074 1.5825 1.2943 1.10490.82560.65360.54910.46340.39870.34761.9176.35115.0685.19757.7242.27829.35224.56217.59312.72410.2187.1449 5.4255 4.3234 2.9932 2.2367 1.7632 1.4422 1.2310.91990.72820.61190.51630.44430.38732 195.4 127.49 94.402 63.955 46.846 32.523 27.216 19.493 14.099 11.322 7.9167 6.0116 4.7905 3.3165 2.4783 1.9537 1.598 1.364 1.01930.8069 0.678 0.572 0.4922 0.4291 2.1215.43140.55104.0870.51151.64835.85630.00621.49115.54412.4828.7282 6.6278 5.2815 3.6565 2.7323 2.1539 1.7617 1.5038 1.12380.88960.74750.63070.54270.47312.2236.4415 4.26114.2377.38656.68339.35232.93123.58717.0613.6999.57937.2741 5.7965 4.013 2.9987 2.364 1.9335 1.6505 1.23330.97640.82030.69220.59560.51922.3258.42168.6124.8584.58161.95443.01135.99325.7818.64614.97310.477.9504 6.3355 4.3861 3.2776 2.5838 2.1133 1.8039 1.348 1.06710.89660.75650.6510.56752.4281.38183.58135.9492.0966 7.45846.83339.1912 8.0720.30216.30311.48.6567 6.8983 4.7758 3.5688 2.8133 2.3011 1.9642 1.4678 1.16190.97630.82370.70880.61792.5305.3219 9.2147.599.9373.19750.81742.52530.45822.02917.6912.379.39317.4852 5.1821 3.8723 3.0526 2.4968 2.1313 1.5926 1.2608 1.05930.89380.76910.6705 2.6 330.23215.45159.54108.0879.16954.96345.99532.94423.82719.13413.379 10.16 8.096 5.6049 4.1883 3.3017 2.7005 2.3052 1.7226 1.3637 1.14580.96670.83190.7252 2.7356.12232.34172.05116.5685.37759.27249.60135.52725.69520.63414.42810.9568.7307 6.0444 4.5167 3.5606 2.9123 2.4859 1.8576 1.4706 1.2356 1.04250.89710.78212.8382.99249.87185.03125.3591.81863.74453.34338.20727.63422.1915.51711.7839.3894 6.5004 4.8575 3.8292 3.132 2.6735 1.9978 1.5815 1.3288 1.12120.96480.84112.9410.83268.04198.48134.4798.49368.37957.22240.98529.64323.80416.64512.63910.072 6.973 5.2106 4.1076 3.3597 2.8679 2.143 1.6965 1.4254 1.2027 1.0350.90223439.6528 6.84212.4143.9105.473.17661.23643.8631.72225.4741 7.81313.52610.7797.4622 5.5762 4.3958 3.5954 3.0691 2.2934 1.8155 1.5254 1.2871 1.10760.96553.1469.45306.28226.8153.65112.557 8.13565.38746.83333.87227.21 9.0214.44311.5097.9679 5.9541 4.6937 3.8391 3.2771 2.4488 1.9386 1.6288 1.3743 1.1826 1.03093.2500.23326.36241.67163.73119.9383.25869.67349.90336.09328.98320.26715.3912.2648.4903 6.3445 5.0014 4.0908 3.4919 2.6093 2.0657 1.7356 1.4644 1.2602 1.09853.3531.98347.08257.01174.12127.5488.54374.09653.0738.38430.82321.55316.36713.0429.0292 6.7472 5.3189 4.3504 3.7136 2.775 2.1968 1.8458 1.5574 1.3401 1.16833.4564.71368.43272.82184.83135.3893.9978.65456.33640.74632.7222.87917.37413.8459.58477.1623 5.6462 4.6181 3.9421 2.9457 2.332 1.9593 1.6532 1.4226 1.24013.5598.42390.42289.1195.86143.4799.683.34959.69843.17834.67324.24518.41114.67110.1577.5898 5.9832 4.8937 4.1773 3.1215 2.4712 2.0763 1.7519 1.5075 1.3142 沿程水头损失计算表 流速 管径 实验报告：管路沿程水头损失实验 一、实验目的 1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术及电测仪测量压差的方法。 2、掌握沿程阻力系数 λ 与雷诺数Re 等的影响关系。 二、实验原理 由达西公式 g d L h 22 f υλ= 2f 2 2f 2f /4212Q h K Q d L gdh L gdh =?? ? ??= =πυλ （1） L gd K 8/5 2π= 式中：h f 为管流沿程水头损失；d 为实验管段内径；L 为管段长度；υ为断面平 均流速；g 为重力加速度；Q 为过流流量；λ 为沿程阻力系数。 另由能量方程应用于水平等直径圆管可得 2121f /h h P P h -=-=γ）（ （2） 式中：P 1、P 2为实验管段起点、终点处压强；h 1、h 2为研究管段起点、终点处测 压管水头高度。压差可用压差计或电测。由上述（1）、（2）两式可求得管流在不同流量状态下的水头损失系数 λ 值。 雷诺数： υ vd R e = 其中 24d Q v π= 式中：Re 为雷诺数；v 为断面平均流速；d 为实验管道内径；υ 为流体运动 粘度； Q 为过流流量。 三、实验装置 实验装置为自循环水流系统，水泵2将蓄水箱1中的水抽出，沿上水管3流入实1—蓄水箱； 2—水泵； 3—上水管； 4—实验管道； 5—回水管； 6—回水通道； 7—差压计； 8—量水箱； 9—秒表； 10—活动接头； 11—水位计； 12—底阀； 13—分流管； 14—分流及流量调节阀； 15—实验管道阀门。 验管段4，经回水管5通过回水通道6又流回蓄水箱1。差压计7用作测量沿程水头损失，量水箱8和秒表9用作测量流量。 四、实验步骤 1、记录有关实验常数。测定并记录水的温度。 2、将所选实验管路的阀15开到最大，同时关闭其它实验管路的阀门，然后接通电源，启动水泵。 3、流量调节通过阀14（注意实验过程中不再旋动其它阀门），顺时针旋动阀14流量增大，逆时针旋阀流量减小。当流量调至一定时，开始测定流量Q 及沿程水头损失h f 。 Q 的测定为体积法（t V Q =），它的测量由量水箱8及秒表9实现，先通过量水 箱的水位计记录量水箱内的起始水位，然后将活动接头10拨至量水箱，同时用秒表记录下接水的时间，读取接水的终了水位，就可计算流量Q 。 同时读取差压计7的读数1h 、2h ，以计算沿程水头损失f h 。 4、改变流量重复步骤3，需测定10组以上数据。 5、测定结束再测记水的温度，两次水温的平均值用作计算运动粘度。 6、关闭仪器及电源。 五、实验原始记录 1、记录有关常数 管径d = 1.0 cm 测量段长度L = 160 cm 水温1t = 22.9 ?C 2t = 23.4 ?C 运动粘度2 000221.00337.0101775.0t t ++= υ= 9.349×10-3 cm 2/s , 式中221t t t +== 23.15 ?C 常数K=π2gd 5/8L = 7.54876 cm 5/s 2 2、记录测量值 测 次 水箱水位高度 时间 / s 水银柱高度 h 1 / ㎝ h 2 / ㎝ 水位高度差/ Δh/cm h 3 / ㎝ h 4 / ㎝ 水银柱高度差/ Δh '/cm 1 7.3 13.5 6. 2 4.9 16.9 63.9 47 2 13.5 21.0 7.5 6. 3 19 61.7 42.7 3 3.7 8.5 4.8 4.3 21. 4 59.1 37.7 4 8. 5 13. 6 5.1 4.8 23.3 57.2 33.9 5 13.6 18.3 4. 7 4. 8 24. 9 55.5 30.6 6 18.3 22.9 4.6 4.7 26.1 54.1 28 7 22.9 27.1 4.2 5 30.1 50.2 20.1 8 7.8 12.6 4.8 5.8 29.4 50.9 21.5 9 12.6 16.1 3.5 4.6 31 49.4 18.4 10 16.1 21.2 5.1 7.1 31.7 48.4 16.7 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：：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λ-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。 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。 F1——文丘利流量计； F2——孔板流量计；F3——电磁流量计； 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： g v D L H f 22 ? =λ （1-7-1） 式中 λ——沿程阻力系数； L ——实验管段两端面之间的距离，m ； D ——实验管径，m ； g ——重力加速度（g=9.8 m/s 2）； v ——管平均流速，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λ的表达式： 22v h L D g f ?=λ （1-7-2） 沿程阻力系数λ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λ-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 =21058.1-?m ；水的温度：T = 20.0 ℃； 水的密度:ρ= 998.23 kg/m 3；动力粘度系数：μ= 101.055-3? Pa ?s ； 运动粘度系数：ν=610007.1-? m 2/s ； 两测点之间的距离：L = 5 m 2．实验数据记录及处理见表7-1和表7-2 各种管道水头损失的简便计算公式 (879) 摘要：从计算水头损失的最根本公式出发，将各种管道的计算公式加以推导，得出了计算水头损失的简便公式，使得管道工程设计人员从繁琐的计算中解脱出来，提高了工作效率。 关键词：水头损失塑料管钢管铸铁管混凝土管钢筋混凝土管 在给水工程应用中经常要用到水头损失的计算公式，一般情况下计算水头损失都是从水力摩阻系数λ等基本参数出发，一步一步的代入计算。其实各个公式之间是有一定的联系的，有的参数在计算当中可以抵消。如果公式中只剩下流速、流量、管径这些基本参数，那么就会给计算者省去不少的麻烦。在此我们充分利用了各参数之间以及水头损失与水温的关系，将公式整理简化，供大家参考。 1、PVC-U、PE的水头损失计算 根据《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》规定，塑料管道沿程水头损失hf应按下式计算： （式1-1） 式中λ—水力摩阻系数； L—管段长度（m）； di—管道内径（m）； v—平均流速（m/s）； g—重力加速度，9.81m/s2。 因考虑到在通常的流速条件下，常用热塑性塑料给水管PVC-U、PE管一般处于水力光滑区，管壁绝对当量粗糙度对结果的影响非常小或没有影响，故水力摩阻系数λ可按下式计算： （式1-2） 式中Re—雷诺数。 雷诺数Re应按下式计算： （式1-3） 式中γ—水的运动粘滞度（m3/s），在不同温度时可按表1采用。 表1水在不同温度时的γ值（×10-6） 05101520253040 水温℃ 1.78 1.52 1.31 1.14 1.000.890.80 0.66 γ（m3/s） 从前面的计算可知，若要计算水头损失，需将表1中的数据代入，并逐步计算，最少需要3个公式，计算较为繁琐。为将公式和计算简化，以减少工作量，特推导如下： 因具体工程水温的变化较大，水力计算中通常按照基准温度计算，然后根据具体情况，决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10℃。 当水温为10℃时的γ=1.31×10-6 m3/s，代入式1-3 得（式1-4） 将式1-4代入式1-2 （式1-5） 再将式1-5代入式1-1 得（式1-6） 取L为单位长度时，hf即等同于单位长度的水头损失i，所以 （式1-7） 又因为（式1-8） §3-4 沿程水头损失实验 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~曲线； 2掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法； 3将测得的~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、实验装置 本实验的装置如图4．1所示。 图4．1自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器；2．实验台；3．回水管；4．水压差计；5．测压计；6．实验管道；7．电子量测仪；8．滑动测量尺；9．测压点；10．实验流量调节阀；11．供水管与供水阀；12．旁通管与旁通阀；13．稳压管。 根据压差测法不同，有两种型式： 形式 I 压差计测压差。低压差仍用水压差计量测；高压差用水银多管式压差计量测。装置简图如图4．1所示。 形式 II 电子量测仪测压差。低压差仍用水压差计量测；而高压差用电子量测仪（简称电测仪）量测。与型式I 比较，该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪（图4．2）所取代。 本实验装置配备有： 1．自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳牙器等组成。压f h lg υlg e R λ 力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 图4．2 1．压力传感器；2．排气旋钮；3．连通管；4．主机 2．旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管（图中未标出），通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调压分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3．稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。 电测仪 由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点（图4．2）。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 三、实验原理 由达西公式 得 （7．1） 另由能量方程对水平等直径圆管可得 （7．2） 压差可用压差计或电测。 四、实验方法与步骤 准备I 对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查蓄水箱水位g d L h f 22 υλ=2222)/4(212Q h K Q d L gdh L gdh f f f === πυλL gd K 852π=γ)(21p p h f -= 管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求 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h曲线； l g V l g f 2．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的 方法； 3．将测得的Re-f关系值与莫迪图对比，分析其合理性，并且与莫迪图比较，进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的实验装置，如图１所示。 图１自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 5．测压计； 6．实验管道 8．滑动测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管路与旁通阀； 13．稳压筒 实验装置配备如下： 1．测压装置：U形管水压差计和电子量测仪。 低压差用U形管水压差计量测，而高压差需要用电子量测仪来量测。电子量测仪（见图2）由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点。压 差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 图2 电子量测仪 1．压力传感器； 2．排气旋钮； 3．连通管； 4．主机 2．自动水泵与稳压器： 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气--水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐， 经稳压后再送向实验管道。 3．旁通管与旁通阀： 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管，通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门， 即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。设计上旁通阀又是本装置用以调节流量的阀门之一。所以调节流量有两种方法：一是调节实验流量调节阀（见图1）；二是调节旁通阀。 4．稳压筒： 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接稳压筒(2只充水不满顶的密封立筒)。 水力学实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号： 第三组同学： 姓名：学号： 姓名：学号： 姓名：学号： 平面静水总压力实验 实验目的 1.掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。 2.验证平面静水压力理论。 实验原理 作用在任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心处的压强p c 与平面面积 A 的乘积： A p P c =， 方向垂直指向受压面。 对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法：静水总压力P 的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b 所构成的压强分布体的体积。 b P Ω= 若压强分布图为三角形分布、如图3-2，则 H e b gH P 312 1 2== ρ 式中：e －为三角形压强分布图的形心距底部的距离。 若压强分布图为梯形分布，如图3-3，则 212121232 1 H H H H a e ab H H g P ＋＋）＋（? == ρ 式中：e －为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。 图1-1 静水压强分布图（三角形） 图1-2 静水压强分布图（梯形） 本实验设备原理如图3-4，由力矩平衡原理。 图1-3 静水总压力实验设备图 10L P L G ?=? 其中：e L L -=1 求出平面静水总压力 1 L GL P = 实验设备 在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器，容器通过进水开关K l ，放水开关K 2 与水箱连接。容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆，如图3-5所示。 ??3-5 ?????? 图 1-4 静水总压力仪 实验步骤 1.熟悉仪器，测记有关常数。 2.用底脚螺丝调平，使水准泡居中。 3.调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。 4.打开进水阀门K 1，待水流上升到一定高度后关闭。 5.在天平盘上放置适量砝码。若平衡杆仍无法达到水平状态，可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。 6.测记砝码质量及水位的刻度数。 7.重复步骤4～6，水位读数在100mm 以下做3次，以上做3次。 8.打开放水阀门K 2，将水排净，并将砝码放入盒中，实验结束。 实验数据记录及处理 1.有关常数记录： 天平臂距离L 0＝ cm ，扇形体垂直距离（扇形半径）L ＝ cm ， 扇形体宽b ＝ cm ，矩形端面高a 0＝ cm ，33/100.1cm kg -?＝ ρ 2.实验数据记录 局部阻力损失实验 前言： 工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。 在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。 摘要： 本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。进而加深对局部阻力损失的理解。 三、实验原理 写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得： 1．突然扩大 采用三点法计算，下式中12 f h -由 23 f h -按流长比例换算得出。 实测 2 2 1 12 21212[()][()]22je f p p h Z Z h g g αυαυγ γ -=+ + -+ + + 理论 212 (1)e A A ζ'=- 2．突然缩小 采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，4f B h -由 34 f h -换算得出， 5 fB h -由 56 f h -换算 得出。 实测 2 2 5 54 44455[()][()]22js f B fB p p h Z h Z h g g αυαυγ γ --=+ + --+ + +管路沿程水头损失实验
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