管路沿程阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一管路沿程阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握流體流經(jīng)管道時(shí)沿程阻力損失的測(cè)定方法2.測(cè)定流體流過(guò)直管時(shí)的摩擦阻力，確定摩擦系數(shù)λ與的關(guān)系。3.測(cè)定流體流過(guò)管件是的局部阻力，并求出阻力系數(shù)ξ。4.學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用。實(shí)驗(yàn)原理流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地會(huì)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(dòng)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(dòng)時(shí)，由截面1到截面2，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低:湍流流動(dòng)時(shí)，影響阻力損失的因數(shù)十分復(fù)雜，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究其規(guī)律。為減少實(shí)驗(yàn)的工作量，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用范圍，可以采用因次分析法將各個(gè)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(zhǎng)l，管壁粗糙度ε；3）流速u(mài)。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(wú)因次式：；；引入：則上式變?yōu)椋荷鲜街校害朔Q(chēng)為直管摩擦系數(shù)，滯留時(shí)，λ與Re的關(guān)系受管壁粗糙度的影響，需由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。根據(jù)伯努利方程可知，流體流過(guò)直管的沿程阻力損失，可直接由所測(cè)得的液柱壓差計(jì)讀數(shù)R（m)算出：2.局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度法流體流過(guò)某管件或閥門(mén)時(shí)，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過(guò)與其具有相同管徑的若干米長(zhǎng)度的直管阻力損失，這直管長(zhǎng)度稱(chēng)為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)表示。這樣就可以用直管阻力的公式來(lái)計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí)，可將管路中的直管長(zhǎng)度與管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，如管路直管長(zhǎng)度為l，各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為:2)阻力系數(shù)法流體流過(guò)某一管件或閥門(mén)的阻力損失用流體在管路中的動(dòng)能系數(shù)hp表示：式中：ξ--局部阻力系數(shù)，無(wú)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(cè)壓孔間的直管長(zhǎng)度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計(jì)，因次hp的值可以應(yīng)用伯努利方程由液壓柱差計(jì)讀數(shù)R求出。U可以由渦輪流量計(jì)及MMD智能流量?jī)x算出：(m/s)式中：Vs--平均流量（m3/s)三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程1、本實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備主要參數(shù)。被測(cè)原件：鍍鋅水管，管長(zhǎng)2.0m，管徑（公稱(chēng)直徑）0.021m；閘閥D=3/4。1)測(cè)量?jī)x表：U壓差計(jì)（水銀指示液）；LW-15型渦輪流量計(jì)（精度0.5級(jí)，量程0.4~4.0m3/h，儀器編號(hào)Ⅰ的儀表常數(shù)為599.41（次/升），儀器編號(hào)為Ⅱ的儀表常數(shù)為655.30（次/升），MMD智能流量?jī)x）。循環(huán)水泵。3)循環(huán)水箱。DZ15-40型自動(dòng)開(kāi)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(jì)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(jì)11）.取壓計(jì)12）.U形壓差計(jì)13).閘閥14).取壓孔四、實(shí)驗(yàn)操作步驟及注意事項(xiàng)1.水箱充水至80%。2.儀表調(diào)整（渦輪流量計(jì)、MMD智能流量?jī)x按說(shuō)明書(shū)調(diào)節(jié)）。3.打開(kāi)壓差計(jì)上的平衡閥，關(guān)閉各放氣閥。4.啟動(dòng)循環(huán)水泵（首先檢查泵軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，全開(kāi)閥13，關(guān)閉閥2，后啟動(dòng)）。5.排氣：管路排氣；測(cè)壓管排氣；關(guān)閉平衡閥，緩旋旋動(dòng)壓差計(jì)上放氣閥排除壓差計(jì)中的氣泡（注意：先排進(jìn)壓管后排出壓管，以防壓差計(jì)中水銀沖走）排氣完畢。6.讀取壓差計(jì)零位讀書(shū)。7.開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥至最大，確定流量范圍，確定實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（8~10個(gè)），測(cè)定直管部分阻力和局部阻力（閘閥全開(kāi)時(shí)）。8.測(cè)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(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，打開(kāi)壓差計(jì)上的平衡閥，并清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)裝置號(hào)Ⅰ，被測(cè)管長(zhǎng)2.0m，被測(cè)管徑0.021m，被測(cè)管徑鍍鋅水管，儀表常數(shù)599.41次/升，水溫27.0℃。序號(hào)流量計(jì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表所示，以序號(hào)1為例寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。序號(hào)流量Vs流速u(mài)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(jì)算過(guò)程（以序號(hào)1為例）：∵流量（升/s）=流量?jī)x讀數(shù)（次/s）/儀表常數(shù)（次/升）

∴Vs==1.147L/s實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1、用雙對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果估算工程問(wèn)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(yàn)證柏拉修斯公式。答：柏拉修斯公式：λ=當(dāng)Re=8683時(shí)λ=0.0∴此條件下柏拉修斯公式不成立3、為什么測(cè)定前需要先趕盡設(shè)備和測(cè)壓關(guān)的空氣？怎樣趕走？答：如果設(shè)備和測(cè)壓管中存在空氣，就會(huì)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(cè)試系統(tǒng)的排氣工作時(shí)，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(guò)U型壓差計(jì)的液面是否變化來(lái)判斷系統(tǒng)的排氣是否