1、实验一 管路沿程阻力测定1、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. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数 与 的关系。eR3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数 。4. 学会压差计和流量计的使用。2、实验原理流体在管路中流动时，由于会存在多种阻力损失，比如粘在管壁上，经过流道拐角处的阻力损失等。我们在分析问题上将阻力分成两大类：沿程阻力损失和局部阻力损失。1. 沿程阻力流体在水平均匀管道中流动时，由截面 1 到 2，阻力损失为压强降低：Phf流体流动的实际情况和复杂，目前还不可以完全用理论建立数学模型来求解。我么现在常常选用因次分析法来研究湍流流动。影响
2、阻力损失的因素有：1）流体性质：密度 ，粘度 ；2）管路的几何尺寸：管径 ，管长 ，管壁粗糙度 ；dl3）流动条件：流速 。u变量关系可以表示为： ),(lfp;,2du；2),(Reudlp引入： e,R公式变形为： 2udlphf称为直管摩擦系数，滞流时，64/Re ；湍流时，需由实验测得。根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可由液柱压差计读数 R(m）算出： gRp)-(水指 ：压差计中指示剂的密度（ )。该实验中以水银作为指示剂 ,另一流指3m体为水。2. 局部阻力1）当量长度法在分析阻力损失时，可将流体流过某管件或阀门时的局部阻力损失，等同于流体流过一段当量长度管径的直管
3、阻力损失，当量长度用 表示，用直管阻力公式来计算局部阻el力损失。在管路计算中当量长度之和为 ，则：el2udhf 2）阻力系数法流体流过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：ph2uhp局部阻力系数，无因次；在小截面管中流体的平均流速（m/s) 。u由于摩擦阻力可以忽略不计，所以 可以应用伯努利方程由液柱压差计读数 R 求出。ph可以用公式 平均流量（ )。u)/(24smdVsusVsm/33、实验装置与流程1、实验装置及设备主要参数被测元件：镀锌水管；管长 2.0m ，管径（公称直径）0.021m ; 闸阀 4/3vD1）测量仪表：U 形压差计（水银指示液）； LW-1
4、5 型涡轮流量计（精度 0.5 级，量程0.44.0m/h，仪器编号的仪表常数为 599.41（次/升）， MMD 智能流量仪）。2）循环水泵。3）循环水箱。4）DZ1540 型自动开关。5）数显温度表。2、流程图：1）水箱 6）放空阀 11）取压孔2）控制阀 7）排液阀 12）U 形压差计 3）放空阀 8）数显温度表 13）闸阀4）U 形压差计 9）泵 14）取压孔5）平衡阀 10）涡轮流量计 4、操作步骤及注意事项1. 水箱充水至 80%。2. 按照说明书调整仪器。3. 打开压差计上平衡阀，关闭各个放气阀。4. 启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀 13，全关阀 2，后启动）。5.
5、排气：顺序是管路排气，测压管排气，关闭平衡阀，缓慢转动放气阀排除压差计中的气泡（先排进气管后排出气管，防止压差计中的水银被冲走），排气完毕。6. 读取压差计零位读数。7. 将调节阀开至最大，确定流量范围以及 10 个试验点，测定阻力损失。8. 均匀改变流量，读出一系列的 Vs、p 1、p 2 。注意：每改变一次流量，必须等流动稳定后，才能读数。9. 测定完毕后，将装置恢复原状，并打开平衡阀，清理实验场地。5、实验数据记录实验装置号：，被测管长：2.0m ，被测管径：0.021m，被测管件：镀锌水管，仪表常数：599.41 次/升，水温：25.6。 6、实验数据处理 以第五组数据为例计算：序号
6、流量 Vsm/3流速 us/密度 3/mkg粘度 sPa.ReR1 R2 P1 P2 1 0.001028 2.967 996.95 0.0009 68802 28.2 7.5 34865 9272 0.083 2.1132 0.000911 2.630 996.95 0.0009 60984 22.9 5.8 28312 7170 0.086 2.0803 0.000759 2.192 996.95 0.0009 50820 15.9 4.2 19658 5192 0.086 2.1694 0.000684 1.975 996.95 0.0009 45793 13.0 3.3 16072 4
7、079 0.087 2.0995 0.000569 1.642 996.95 0.0009 38087 9.30 2.4 11498 2967 0.090 2.2076 0.000450 1.301 996.95 0.0009 30157 5.60 1.4 6923 1730 0.086 2.0537 0.000345 0.997 996.95 0.0009 23120 3.20 0.9 3956 1112 0.084 2.2458 0.000222 0.641 996.95 0.0009 14855 1.20 0.4 1483 494 0.076 2.417直管阻力损失 1P局部阻力损失 2
8、P序号 流量仪读数 （次/s) U 管左边读数 cm Hg U 管右边读数cm Hg U 管左边读数cm HgU 管右边读数cm Hg 0 678 17.3 52.2 32.4 23.21 616 20.5 48.7 31.6 24.12 546 23.3 46.2 30.8 25.03 455 26.7 42.6 29.8 25.64 410 28.3 41.3 29.6 26.35 341 30.1 39.4 29.1 26.76 270 32.0 37.6 28.7 27.37 207 33.3 36.5 28.4 27.58 133 34.4 35.6 28.2 27.89 87 34
9、.6 35.3 28.1 27.910 0 34.5 34.5 28.0 28.09 0.000145 0.419 996.95 0.0009 9717 0.70 0.2 865 247 0.104 2.825206.645.19.272 897.149801 26.9781.10.2)5.63()( 1439104.2.7.261.939304 498.30785.5.66421.R/.02.15689. 105689.04/31221 2221 221e 33 uPldgRP mcmdusmAVHggs七：结果分析与讨论 1.用双对数坐标纸关联一定 /d 下， 和 Re 的关系，并用实验结
10、果估算一工程问题的阻力损失。答：一定 /d 下， 和 Re 的关系见上图。以 =0.090 为例。 53.1426.07.264.10.9.2 udlhpf2.根据所得到的 和 Re 的关系，验证伯拉休斯公式。答：柏拉修斯公式： 。当 Re=38087.498 ， =0.090 即在此条件下柏拉修25.0Re3164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：如果设备或测压管中留有空气，则会引起 U 形管读书产生误差。 缓慢旋动平衡阀排除气泡。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：要关闭出口阀，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：平衡 U 形压差计中两边的气压；当实验结束时打开，当排除压差计中的气泡时以及实验过程中关闭。6.为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行标绘。答：因为变量 和 Re 的最大值最小值相差很大，采用双对数 可以使图形不失真，更好反映 和 Re 两者之间的的关系
