管路沿程阻力測定實驗報告

實驗一管路沿程阻力測定實驗?zāi)康?.掌握流體流經(jīng)管道時沿程阻力損失的測定方法2.測定流體流過直管時的摩擦阻力，確定摩擦系數(shù)λ與的關(guān)系。3.測定流體流過管件是的局部阻力，并求出阻力系數(shù)ξ。4.學(xué)會壓差計和流量計的使用。實驗原理流體在管路中流動時，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地會引起壓強(qiáng)損耗。這種損耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力以及流體流動方向的改變或因管子大小、形狀的改變所引起的局部阻力。1.沿程阻力流體在水平均勻管道中穩(wěn)定流動時，由截面1到截面2，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低:湍流流動時，影響阻力損失的因數(shù)十分復(fù)雜，必須通過實驗研究其規(guī)律。為減少實驗的工作量，擴(kuò)大實驗結(jié)果的應(yīng)用范圍，可以采用因次分析法將各個變量綜合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式。影響阻力損失的因素有：1）流體性質(zhì)：密度ρ，粘度μ；2）管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度ε；3）流速u。變量關(guān)系可以表示為：Δp=f(d,l,μ,ρ,u,ε)組合成如下的無因次式：；；引入：則上式變?yōu)椋荷鲜街校害朔Q為直管摩擦系數(shù)，滯留時，λ與Re的關(guān)系受管壁粗糙度的影響，需由實驗測得。根據(jù)伯努利方程可知，流體流過直管的沿程阻力損失，可直接由所測得的液柱壓差計讀數(shù)R（m)算出：2.局部阻力當(dāng)量長度法流體流過某管件或閥門時，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過與其具有相同管徑的若干米長度的直管阻力損失，這直管長度稱為當(dāng)量長度，用符號表示。這樣就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時，可將管路中的直管長度與管件、閥門的當(dāng)量長度合并在一起計算，如管路直管長度為l，各種局部阻力的當(dāng)量長度之和為:2)阻力系數(shù)法流體流過某一管件或閥門的阻力損失用流體在管路中的動能系數(shù)hp表示：式中：ξ--局部阻力系數(shù)，無因次u--在小截面管中流體的平均流速（m/s)。由于管件兩側(cè)距測壓孔間的直管長度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計，因次hp的值可以應(yīng)用伯努利方程由液壓柱差計讀數(shù)R求出。U可以由渦輪流量計及MMD智能流量儀算出：(m/s)式中：Vs--平均流量（m3/s)三、實驗裝置與流程1、本實驗裝置及設(shè)備主要參數(shù)。被測原件：鍍鋅水管，管長2.0m，管徑（公稱直徑）0.021m；閘閥D=3/4。1)測量儀表：U壓差計（水銀指示液）；LW-15型渦輪流量計（精度0.5級，量程0.4~4.0m3/h，儀器編號Ⅰ的儀表常數(shù)為599.41（次/升），儀器編號為Ⅱ的儀表常數(shù)為655.30（次/升），MMD智能流量儀）。循環(huán)水泵。3)循環(huán)水箱。DZ15-40型自動開關(guān)。數(shù)顯溫度表。2、流程：1）..水箱2）.控制閥3）.放空閥4）.U形壓差計5）.平衡閥6）.放空閥7）.排液閥8）.數(shù)顯溫度表9）.泵10）.渦輪流量計11）.取壓計12）.U形壓差計13).閘閥14).取壓孔四、實驗操作步驟及注意事項1.水箱充水至80%。2.儀表調(diào)整（渦輪流量計、MMD智能流量儀按說明書調(diào)節(jié)）。3.打開壓差計上的平衡閥，關(guān)閉各放氣閥。4.啟動循環(huán)水泵（首先檢查泵軸是否轉(zhuǎn)動，全開閥13，關(guān)閉閥2，后啟動）。5.排氣：管路排氣；測壓管排氣；關(guān)閉平衡閥，緩旋旋動壓差計上放氣閥排除壓差計中的氣泡（注意：先排進(jìn)壓管后排出壓管，以防壓差計中水銀沖走）排氣完畢。6.讀取壓差計零位讀書。7.開啟調(diào)節(jié)閥至最大，確定流量范圍，確定實驗點（8~10個），測定直管部分阻力和局部阻力（閘閥全開時）。8.測定讀數(shù)：改變管道中的流量讀出一系列流量Vs、壓差△p1（或△p2）。9.實驗裝置恢復(fù)原狀，打開壓差計上的平衡閥，并清理實驗場地。五、實驗數(shù)據(jù)記錄實驗裝置號Ⅰ，被測管長2.0m，被測管徑0.021m，被測管徑鍍鋅水管，儀表常數(shù)599.41次/升，水溫27.0℃。序號流量計讀數(shù)（次/s）真管阻力損失Δp1局部阻力損失Δp2U管左邊讀數(shù)cmHgU管右邊讀數(shù)cmHgU管左邊讀數(shù)cmHgU管右邊讀數(shù)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、實驗數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表所示，以序號1為例寫出計算過程。序號流量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計算過程（以序號1為例）：∵流量（升/s）=流量儀讀數(shù)（次/s）/儀表常數(shù)（次/升）

∴Vs==1.147L/s實驗結(jié)果與討論1、用雙對數(shù)坐標(biāo)紙關(guān)聯(lián)一定的下，λ和Re的關(guān)系，并用你的實驗結(jié)果估算工程問題的阻力損失。一定的下，λ和Re的關(guān)系如圖所示，以λ=0.08209為例，2、根據(jù)所得到的λ和Re的關(guān)系，驗證柏拉修斯公式。答：柏拉修斯公式：λ=當(dāng)Re=8683時λ=0.0∴此條件下柏拉修斯公式不成立3、為什么測定前需要先趕盡設(shè)備和測壓關(guān)的空氣？怎樣趕走？答：如果設(shè)備和測壓管中存在空氣，就會引起U型管讀數(shù)產(chǎn)生誤差；先排出氣管后排進(jìn)氣管。4、再進(jìn)行測試系統(tǒng)的排氣工作時，是否要關(guān)閉系統(tǒng)的出口閥？為什么？答：要關(guān)閉出口閥，只有這樣才能通過U型壓差計的液面是否變化來判斷系統(tǒng)的排氣是否