沿程阻力 中國石油大學(華東)流體力學實驗報告

PAGEPAGE1實驗七、沿程阻力實驗一、實驗目的填空1．掌握測定鍍鋅鐵管管道沿程阻力系數(shù)的方法；2．在雙對數(shù)坐標紙上繪制λ-Re的關系曲線；3．進一步理解沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。二、實驗裝置在圖1-7-1下方的橫線上正確填寫實驗裝置各部分的本實驗采用管流實驗裝置中的第1根管路，即實驗裝置中最細的管路。在測量較大壓差時，采用兩用式壓差計中的汞-水壓差計；壓差較小時換用水-氣壓差計。另外，還需要的測量工具有量水箱、量筒、秒表、溫度計、水的粘溫表。F1——文秋利流量計；F2——孔板流量計；F3——電磁流量計；C——量水箱；V——閥門；K——局部阻力實驗管路圖1-7-1三、實驗原理在橫線正確寫出以下公式本實驗所用的管路是水平放置且等直徑，因此利用能量方程式可推得管路兩點間的沿程水頭損失計算公式：（1-7-1式中：λ——沿程阻力系數(shù)；L——實驗管段兩端面之間的距離，m；D——實驗管內徑，m；g——重力加速度（g=9.8mv——管內平均流速，m/s；hf——沿程水頭損失，由壓差計測定。由式（1-7-1）可以得到沿程阻力系數(shù)λ的（1-7-2沿程阻力系數(shù)在層流時只與雷諾數(shù)有關，而在紊流時則與雷諾數(shù)、管壁粗糙度有關。當實驗管路粗糙度保持不變時，可得出該管的-的關系曲線。四、實驗要求填空1．有關常數(shù)實驗裝置編號：No.7管路直徑：D=1.58cm；水的溫度：T=13.4℃；水的密度：=0.999348g/cm3；動力粘度系數(shù)：=1.19004mPas；運動粘度系數(shù)：=0.011908cm2/s；兩測點之間的距離：L=500cm

2．實驗數(shù)據(jù)處理見表1-7-表1-7-2次數(shù)Q/ml/sv/cm/s/cm/cmhf/cm1373.5312190.512264.7815.220562294.0086149.953339.5497.70123208.3847106.282520.2254.520784146.868374.907259.8123.480.1362999938.855100.761151.391235.363.963.90.1498536818.696683.3333342.5025237.137.10.1539125126.657756.3570828.7438220200.1499293813.789838.9655219.873599.69.60.1505432636.87929.1274614.855895.25.20.1459321971.111025.1326412.818413.73.70.1394691700.7731120.3606710.384562.22.20.1263541377.8451219.6637610.02912220.1231541330.6841316.844478.5911891.41.40.117481139.8971414.334867.311214110.115868970.0671512.195126.2198810.80.80.128076825.2668169.0411614.6112660.60.60.174765611.8323177.4700223.8099370.40.40.170674505.5104185.4599852.7847580.30.30.239602369.487419203、以其中一組數(shù)據(jù)寫出計算實例（包含公式、數(shù)據(jù)及結果）。（1）汞柱差：沿程水頭損失：（2）運動粘度系數(shù)：（3）流量：（4）管內平均流速：（5）雷諾數(shù)：（6）沿程阻力系數(shù)：4．在雙對數(shù)坐標紙上繪制-的關系曲線。五、實驗步驟正確排序（5）．逐次關小V11，記錄18組不同的壓差及流量；（2）．打開閥門V10排氣，排氣完畢將閥門關閉；（7）．實驗完畢后，依次關閉V11、實驗管路左右兩測點的球形閥，并打開兩用式壓差計上部的球形閥。（1）．．閥門V1完全打開。一般情況下V1是開著的，檢查是否開到最大即可；（4）．．用打氣筒將水-氣壓差計的液面打到中部，關閉壓差計上、下方的三個球形閥，將V11完全打開。待水流穩(wěn)定后，記錄壓差計讀數(shù)，同時用體積法測流量（壓差5~7cm汞柱時，打開壓差計下方的兩個球形閥，由汞-水壓差計換用水-（6）用量筒從實驗管路中接足量的水，放入溫度計5分鐘后讀出水的溫度，查粘溫表；（3）打開實驗管路左、右測點及壓差計上方的球形閥，檢查壓差計左右液面是否水平。若不在，須排氣（為防止汞發(fā)生外泄，排氣時應在老師的指導下進行）；六、注意事項1．本實驗要求從大流量（注意一定要把閥門V11完全打開）開始做，逐漸調小流量，且在實驗的過程中閥門V11不能逆轉；2．實驗點分配要求盡量合理，在記錄壓差和流量時，數(shù)據(jù)要一一對應；3．使用量筒、溫度計等儀器設備時，一定要注意安全；4．做完實驗后，將量筒、溫度計放回原處，將秒表交回。

七、問題分析1．如將實驗管安裝成傾斜的，比壓計中的讀數(shù)差是不是沿程水頭損失？是。利用實際流體的伯努利方程，管路等徑等流量，根據(jù)連續(xù)性方程，所以流速相等，即，所以測壓管水頭差。比壓計讀數(shù)為測壓管水頭，其中包含位置水頭差，所以當管路傾斜時，比壓計中的讀數(shù)差仍然是沿程水頭損失。2．隨著管路使用年限的增加，-關系曲線會有什么樣的變化？隨使用年限的增加，管壁的粗糙度變大。當管壁粗糙度小于層流邊層厚度時，粗糙度對層流核心區(qū)沒有影響；當粗糙度大于層流邊層厚度時，粗糙度暴露于湍流核心區(qū)，導致流體產(chǎn)生碰撞沖擊，形成