工程流體力學(xué) 沿程阻力實(shí)驗(yàn)VIP

中國(guó)石油大學(xué)（華東）工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)日期：_一成績(jī):

班級(jí)：_學(xué)號(hào):______姓名:教師：

同組者:

實(shí)驗(yàn)七、沿程阻力實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握測(cè)定鍍鋅鐵管管道沿程阻力系數(shù)的方法。

2.在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制入-Re關(guān)系曲線。

3.進(jìn)一步理解沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)采用管流實(shí)驗(yàn)裝置中的第1根管路，即實(shí)驗(yàn)裝置中最細(xì)的管路。在測(cè)

量較大壓差時(shí)，采用兩用式壓差計(jì)中的汞-水壓差計(jì)；壓差較小時(shí)換用水-氣壓差

計(jì)。

另外，還需要的測(cè)量工具有量水箱、量筒、秒表、溫度計(jì)、水的粘溫表。

上水君淺

電壓水箱

0

討量水箱

/V13

排水省諛

地下水泡

F1------文丘利流量計(jì)；F2--------孔板流量計(jì)；F3---------電磁流量計(jì)；

C——量水箱閥門(mén)；K——局部阻力試驗(yàn)管路

圖7T管流綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)所用的管路水平放置且等直徑，因此利用能量方程可以推導(dǎo)出管路兩

點(diǎn)間的沿程水力損失計(jì)算公式為：

LV2

h=A(1-7-1)

fD2g

式中人一一沿程阻力系數(shù)；

L——實(shí)驗(yàn)管段兩端面之間的距離，明

D——實(shí)驗(yàn)管內(nèi)徑，m；

g——重力加速度(g=9.8m/s2)；

v——管內(nèi)平均流速，m/s；

h,一一沿程水頭損失(由壓差計(jì)測(cè)定)，mo

由式可以得到沿程阻力系數(shù)人的表達(dá)式:

Dh

*2gz?至t(1-7-2)

沿程阻力系數(shù)人在層流時(shí)只與宙諾數(shù)有美，在紊流時(shí)與宙諾數(shù)、管壁粗能度

都有關(guān)。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)管路粗糙度保持不變時(shí)，可以得到該管的人-Re關(guān)系曲線。

四、實(shí)驗(yàn)要求

1.有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：No.4

管路直徑：〃二：.58義10,m；水的溫度：7=18.0℃；

水的密度：°二998.62kg/m：i；動(dòng)力粘度系數(shù)：ju=1.0559X10’Pa-s；

運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：》=1.0574X106in7s；兩測(cè)點(diǎn)之間的距離:占5m

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理見(jiàn)表7-1和表7-2。

表7-1沿程阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

流量汞-水壓差計(jì)水-氣壓差計(jì)

次44%

%Vh2

數(shù)t/s

/(106m；)

/(IO2m)/(102m)/(IO2m)/(102m)/(102m)/(lO'm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

表7-2沿程阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表

A/?

QV

次

/(102n)ARe

數(shù)/(10'ni/s)/(IO2m)

/(106m3/s)/(10'm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

以其中一組數(shù)據(jù)寫(xiě)出計(jì)算實(shí)例。

以第一組數(shù)據(jù)為例：

流量Q=A(九一砥)〃=400x|()Yx(50.5-12.2)xIO-2/36.22=422.971x10-6/?t3/5

由。=A?,則管內(nèi)平均流速為

422.97lxIO-6

Q_Q=215.728x10^7??/5

v=A~.4/4―(I.58X10-2)2.萬(wàn)處

2

汞-7K壓差計(jì)壓差M=/?2-/?]=95.6-26.2=69.4x10-m

沿程水頭損如r=(13.6-1)A/?=(13.6-l)x69.4xlO2=874.44x10~2m

、九工口始心多將]oDhfOno1.58XlO-2874.44X10",

沿程阻力系姒=2g-------y=2x9.8x--------------x---------------------=n0.11i6r4i

Lv25(215.728xKF2)2

雷諾數(shù)He=上1.58xlQ-2x215.728xlO-2

=32234.7

v1.0574xl0-6

3.在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制&的關(guān)系曲線。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.閥門(mén)VI完全打開(kāi)。一般情況下VI是開(kāi)著的，檢查是否開(kāi)著最大即可。

2.打開(kāi)閥門(mén)V10排氣，排氣完畢后將閥門(mén)關(guān)閉。

3.打開(kāi)實(shí)驗(yàn)管路左、右測(cè)點(diǎn)及壓差計(jì)上方的球形閥，檢查壓差計(jì)左右液面是

否齊平。若不齊平。須排氣（為防止汞發(fā)生外泄，排氣時(shí)應(yīng)在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行）。

4.用打氣筒將水-氣壓差計(jì)的液面打到中部，關(guān)閉壓差計(jì)上、下方的三個(gè)球

形閥，將閥門(mén)VII完全打開(kāi)。待水流穩(wěn)定后，記錄壓差計(jì)讀數(shù)，同時(shí)用體積法測(cè)

流量（當(dāng)壓差為5~7c用汞柱時(shí)，打開(kāi)壓差計(jì)下方的兩個(gè)球形閥，由汞-水壓差計(jì)

換用水-氣壓差計(jì)來(lái)讀壓差）。

5.逐次關(guān)小閥門(mén)VII,記錄17組不同的壓差及流量。

6.用量筒從實(shí)驗(yàn)管路中接足量的水，放入溫度計(jì)5min后讀出水的溫度，查

《水的密度和粘度表》得到動(dòng)力系數(shù)uo

7.實(shí)驗(yàn)完畢后，依次關(guān)閉閥門(mén)VII及實(shí)驗(yàn)管路左、右兩測(cè)點(diǎn)的球形閥，并打

開(kāi)兩用式壓差計(jì)上部的球形閥。

六、注意事項(xiàng)

1.本實(shí)驗(yàn)要求從大流量開(kāi)始做（注意一定要乃閥門(mén)VII完全打開(kāi)），然后逐

漸調(diào)小流量，且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中閥門(mén)VII不能逆轉(zhuǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分配要求盡量合理，在記錄壓差和流量時(shí)，數(shù)據(jù)要一一對(duì)應(yīng)。

3.使用量筒、溫度計(jì)等儀器設(shè)備時(shí)，一定要注意安全。

4.做完實(shí)驗(yàn)后，將量筒、溫度計(jì)放回原處，將秒表交回。

七、問(wèn)題分析

1.如將實(shí)驗(yàn)管安裝成傾斜的，比壓計(jì)中的讀數(shù)差是不是沿程水頭損失］?

答：比壓計(jì)中的讀數(shù)差仍是沿程水頭損失，因?yàn)橛杀葔河?jì)兩測(cè)量點(diǎn)的能量方

程有：%=（4+包+工）_（〃+"+手），由于管路是等直徑的，則：

%=G+邑）-0+上），即沿程水頭損失等于測(cè)壓管的水頭差，而比壓計(jì)的讀

y7

數(shù)差即為測(cè)壓管的水頭差，所以不論實(shí)驗(yàn)管安裝成水平的還是傾斜的，比壓計(jì)的

讀數(shù)差都是沿程水頭損失。

2.隨著管路使用年限的增加，義-友關(guān)系曲線會(huì)有什么樣的變化？

答：隨著管路使用年限的增加，內(nèi)管壁的粗糙度也會(huì)增加，由于沿程阻力系

數(shù)在層流時(shí)只與雷諾數(shù)有關(guān)，則丸一根關(guān)系曲線在層流段變化不大；在紊流段由

于管壁粗糙度的增加，沿程水頭損失會(huì)相應(yīng)的增加，由式（1-7-2）知沿程阻力

系數(shù)進(jìn)