1、 实验一：管路沿程阻力测定一实验目的：1.掌握流体流经管道时沿程阻力的测定方法；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；3.测定流体流过直管时的局部阻力，并求出阻力系数 ；4.学会压差计和流量计的使用。二实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压强损耗。这种损耗包括流体由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿途阻力一季流体流动方向的改变或因管子大小实验目的流体流经管道时沿程阻力的测定方法；2.测定流流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数 与 的关系；3.测定流体过直管时的局部阻力，并求出阻力系数 ；4.学
2、会压差计流经直管的沿途阻力一季流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变引起的局部阻力。1.沿途阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，有截面 1 到截面 2，阻力损失表现为压强降低：1fph湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂。为减少实验工作量，扩大试验结果的应用范围，可以采用因此分析法将各变量综合成准数关系式。影响阻力损失的因素有：1） 流体性质：密度 ，粘度 ;2） 管路的几何尺寸：管径 d，管长 l，管壁粗糙度 ;3） 流动条件：流速 .变量关系可以表示为： (,)pflu组合成如下的无因次式： 2(,).pdul2e.(R,).plud引入： )则上式可以变为：2.fpluhd滞留时，
3、=64/Re ；湍流时， 与 的受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。根据伯努利可知，流体流过直管的沿途阻力损失，可以直接有所测得的液柱压差计读数 R（m）算出：g2.局部阻力局部阻力有两种方法，即当量长度法和阻力系数法。1) 当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管的长度称为当量长度，用符号表示为2.().efluhd2）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2.puh式中： -局部阻力系数，无因次； 局部阻力引起的压强降，Pa；fP局部阻力引起的能量损失，J kg。h由于管件两侧距测
4、压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比可以忽略不计，因此 hp 的值可以应用伯努利方程由液柱压差计 R 求出。U 可以由涡轮流量计及 MMD 智能流量仪算出：24VsudA式中 Vs-平均流量三实验装置与流程1本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 D=。测量仪表：U 压差计（水银指示液） ；LW-15 型涡轮流量计（精度 0.5 级，量程 0.44.0m3 / h，仪器编号的仪表常数为 599.41（次/升） ，仪器编号为的仪表常数为 605.30（次/升） ，MMD 智能流量仪） 。循环水泵循环水箱DZ15-40 型自动
5、开关数显温度表。2.流程1水箱 2.控制阀 3. 放空阀 4. U 形压差计 5.平衡阀 6.放空7.排液阀 8.数显温度表 9.泵 10.涡轮流量计 11.取压计 12 U 形压差计 13. 闸阀 14.取压孔四、实验步骤及注意事1.水箱充水至 80%。2.仪表调整（涡轮流量计、MMD 智能流量仪按说明书调节） 。3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀 13，关闭阀2，后启动） 。5.排气：管路排气；测压管排气；关闭平衡阀，缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走） ，排气完毕。6.读取压差计零
6、位读书。7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（810 个） ，测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时） 。8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量 Vs、压差p 1 （或p 2） 。9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。五、实验数据记录实验装置号：1 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 水温：27.6C 。流量仪读数 直管阻力损失 P1 直管阻力损失 P2（次/s) U 管左边读数 U 管右边读数序号U 管左边读数cmHgU 管右边读数cmHg cmHg cmHg0 初始 初始 初始 初始1 68
7、8 17.4 52.6 32.5 23.22 618 21.1 48.9 31.6 24.23 559 23.5 46.5 31 24.94 499 25.8 44.2 30.3 25.55 420 28.6 41.4 29.6 26.26 322 31 39 28.9 26.97 244 32.6 37.4 28.5 27.48 111 34.6 35.4 28 27.89 67 34.7 35.3 27.9 27.710 28 34.9 35.1 27.9 27.7六、数据处理：计算过程（以 1 为例）：流量 流速 密度 粘度 Re0.0011 3.3156 996.3 0.00085 8
8、1636.370.0010 2.9782 996.3 0.00085 73330.340.0009 2.6939 996.3 0.00085 66329.550.0008 2.4047 996.3 0.00085 59210.10.0007 2.0240 996.3 0.00085 49836.150.0005 1.5518 996.3 0.00085 38207.720.0004 1.1759 996.3 0.00085 28952.430.0002 0.5349 996.3 0.00085 13170.980.0001 0.3229 996.3 0.00085 7950.0530.0000
9、 0.1349 996.3 0.00085 3322.41R1(cmHg) R2(cmHg) P1(Pa) P2(Pa) 35.2 9.3 43522.09 11498.73 0.083 2.100 27.8 7.4 34372.56 9149.53 0.082 2.071 23 6.1 28437.73 7542.18 0.083 2.086 18.4 4.8 22750.18 5934.83 0.083 2.060 12.8 3.4 15826.21 4203.838 0.081 2.060 8 2 9891.384 2472.846 0.087 2.062 4.8 1.1 5934.83
10、 1360.065 0.090 1.975 0.8 0.2 989.1384 247.2846 0.073 1.735 0.6 0.2 741.8538 247.2846 0.150 4.762 0.2 0.2 247.2846 247.2846 0.286 27.264 解： Vs= 01.4.59683-smAVs /356.24u7.810.9edR35.c4.17-652309.435281.9)610(2.g水 ）（ HP7392水 ）（R08.153.9640d21 lu.2782P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，并用实验结果估算一工程问
11、题的阻力损失。y = -0.0498Ln(x) + 0.6216R2 = 0.669900.050.10.150.20.250.30.350 20000 40000 60000 80000 100000Re对 数 ( )一定 /d 下， 和 Re 的关系见上图。以 =0.08405 为例2.根据所kgJudlhpff /61.50249.38.2049.31.0845.2 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=74024.13,=0.0191925.0Re316即在此条件下柏拉修斯公式不成立。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。
