沿程阻力损失实验

沿程阻力损失实验一、实验目的1. 加深了解圆管层流和紊流的沿程阻力损失变化的规律，绘制lghflg v曲线。2. 掌握管道沿程阻力系数的测定和应用气一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，进一步提高实验成果分析能力。二、实验装置沿程阻力损失实验装置如下图所示。自循环沿程阻力损失实验装置图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.稳压筒1. 实验装置配备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、气一水压力罐式稳压器等 组成。压力超高时自动停机，过低时自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造 成压力波动等影响，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。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，从而造成压力 的波动。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。电测仪压差电子量测仪原理图1.连通管2.压力传感器3.排气旋钮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（如下图所示图）。压差读 数（以厘米水柱为单位）通过电测仪显示。稳压筒为简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由两只充水（不满顶）之密封立筒。2. 压差测量方法管道沿程阻力分别由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；而高压差用电 子量测仪（电测仪）量测。三、实验原理管道沿程阻力由达西公式得*空._! = 土 1汨2沉“匕lV 2l 14- ） Q 2K =兀 2 gd 581对于水平等直径圆管可得hf = （p1 - p2）/Yhf由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪（电测仪） 量测。四、实验方法与步骤1. 实验准备检查实验装置，连接好实验设备。开启所有阀门，包括进水阀、旁通阀、流量调节阀。打开水泵防尘罩，接通电源。排气。测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕， 打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀，（所有阀门都打开，）水 柱自动降落，至正常水位拧紧放气阀即可。传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续出水， 关闭排气阀，排气完成。关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，如果不平，找出原因并排除； 如果齐平，实验准备完成，开始实验。2. 层流实验全开进水阀、旁通阀、微开流量调节阀，当实验管道两点压差小于2cm（夏天）3cm （冬天）时，管道内呈层流状态，待压力稳定，用体积法测定流量，同时测量水温、测 压管内压差。改变流量34次，重复上述步骤。其中第一次实验压差 =0.50.8cm，逐次 增加 AH =0.30.5cm。3. 紊流实验关闭流量调节阀，将电测仪读数（即管道两测点压差）调零。夹紧测压架两端夹子，防止水流经测压架。全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量 稳定之后，用重量法测定流量，同时测量水温、记录电测仪读数（即两测点压差）。改变流量56次，重复上述步骤。其中第一次实验压差AH =50100cm，逐次 增加AH =100150cm，直至流量最大。4. 实验完成，打开所有阀门，关闭电源。五、实验成果及要求1 .有关常数实验台号No.圆管直径d =cm测量段长度l = 85cm常数 K =兀 2 gd 5/81 =cm5 ； s22.实验记录及计算表次 序体积cm3时 间流量cm3/s流速cm/s水温粘度cm2/s雷 诺 数 Re压差cm沿程 阻力 h f cm沿程 阻力 系数 力Re232064 人=Reh101234567891011123.绘图分析根据实验数据成果分别绘制lghflgv曲线，并确定指数关系值的大小。在厘米纸 上以lgv为横坐标，以lghf为纵坐标，点绘所测的lghflgv关系曲线，根据具体情况 连成一段或几段直线，求厘米纸上直线的斜率m=七2 竺月。lg v 2 - lg %将从图上求得的m值与已知各流区的m值（即层流m = 1，光滑管流区m = 1.75， 紊流过渡区1.75m 2.0，粗糙管紊流区m = 2.0）进行比较，确定流区。六、实验分析与讨论1. 本实验中，沿程阻力损失就是压差计的压差，如果管道有一定的倾角，压差计的 压差是否还是沿程阻力损失？为什么？2. 根据实测m值判断本实验的流区。3. 管道的当量粗糙度如何测得？