沿程阻力系数测定试验台.docx

沿程阻力系数测定试验台
实验指导书
一、实验目的
1、学会测定管道沿程水头损失系数λ的方法；
2、掌握圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制曲线；
3、掌握管道沿程阻力损失系数的测定方法和气—水压差计及电测压差计的方法。
4、将实测得到的结果与莫迪图作对比分析。
二、实验原理
1、对于直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为
其值为上下游量测断面的压差计读数。沿程水头损失也常表达为
其中：λ为沿程水头损失系数；L为上下游量测断面之间的管段长度；d为管道直径；V为断面平均流速。若在实验中测得∆h和断面平均流速，则可直接得到沿程水头损失系数。
2、不同流动形态的沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。层流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1次方成正比。~。
3、沿程水头损失系数λ是相对粗糙度∆/d与雷诺数Re的函数，∆
为管壁的粗糙度，Re=Vd/v（其中v为水的运动粘滞系数）。
对于圆管层流流动
对于水力滑管紊流流动可取
可见在层流和紊流的光滑管区，沿程水头损失系数λ只取决于雷诺数。
对于水力粗糙管紊流流动
沿程水头损失系数λ完全由粗糙度决定，与雷诺数无关，此时沿程水头损失与断面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙管区通常也叫做“阻力平方区”。
（4）紊流光滑区和紊流粗糙管区之间存在过渡区，沿程水头损失系数λ与雷诺数和粗糙度都有关。
三、实验装置
实验台主要由两根不同的实验管路组成。每根管子中间L长度的两断面上设有测压孔，可用测压管测出管路实验长度L上的沿程损失；管路的流量测量采用体积测量法。
利用水泵将储水箱中的水打入试验管路，经紊流箱稳定水流，再通过出水阀门控制出水流量。通过计量水箱返回储水箱。
四、实验步骤
1、对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查蓄水箱水位是否够高。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数：工作管内径d和实验管长L。
2、接通电源，启动水泵。打开供水阀。
3、调通量测系统：
（1）启动水泵排出管道中的气体。
（2）关闭出水阀，排除其中的气体。随后，关闭进水阀，开出水阀，使水压计的液面降至标尺零附近。再次开启进水阀并立即关闭出水阀，稍候片刻检查水位是否齐平，如不平则需重调。
（3）气—水压差计水位齐平。
（4）实验装置通水排气后，即可进行实验测量。在进水阀全开的前提下，逐次开大出水阀，每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流量时间不小于8-10秒；测流量的同时，需测记压差计读数；
（5）结束实验前，关闭出水阀，检查水压计是否指示为零，若均为零，则关闭进水阀，切断电源。否则，表明压力计已进气，需重做实验。
五、实验数据及整理
1、有关常数
水温=
2、记录及计算
3、绘图分析
绘制lgV—lghf曲线，并确定指数关系值n的大小。在坐标纸上以lgV为横坐标，以lghf为纵坐标，点绘所测的lgV—lghf关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求坐标上直线的斜率
将从图纸上求得n值与已知各流区的n值(即层流n=1，光滑管流区n=，粗糙管紊流区n=，＜n＜