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1、沿程水头损失实验实验人XXX合作者XXXXX年 XX月 XX日一、实验目的1 加 深 了 解 圆 管 层 流 和 紊流 的 沿 程 损 失 随 平 均 流 速 变 化 的 规 律 ，绘 制 lgh f - lg v 曲 线 ；2掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法；3 将 测 得 的 Re - 关 系 值 与 莫 迪 图 对 比 ，分 析 其 合 理 性 ，进 一 步 提 高 实 验 成 果 分 析 能 力 。二、实验设备本装置有下水箱、自循环水泵、 供水阀、稳压筒、实验管道、流量调节阀 三组，计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时接通电源水泵启动，全开供水阀，逐次开大流量调节阀，
2、每次调节流量时，均需稳定 2-3 分钟，流量越小，稳定时间越长；测流量时间不小于 8-10 秒；测流量的同时，需测记压差计、温度计 自备，应挂在水箱中 读数。三根实验管道管径不同，应分别作实验。三、实验原理Lv22gdhf2gdhf2由 达 西 公 式 hr得Lv24Q2 =K hf Qd2gLd 2P1P2另 有 能 量 方 程 对 水 平 等 直 径 圆 管 可 得 hf对于多管式水银压差有下列关系hf =（ P1 P2） w=（ m w 1 ） (h 2 h 1+h 4 h 3 )=12.6 hmh m= h 2 h 1 +h 4 h 3h f mmH2O四、实验结果与分析实 验 中 ，
3、 我 们 测 量 了 三 根 管 的 沿 程 阻 力 系 数 ， 三 根 管 的 直 径 分 别 为 10mm， 14mm， 20mm。对 每 根 管 进 行 测 量 时 ， 我 们 通 过 改 变 水 的 流 速 ， 在 相 距 80cm 的 两 点 处 分 别 测 量 对 应 的 压 强 。得到表 1 至表 3 中的实验结果。相关数据说明：水 温 29.4，对应的动力学粘度系数为0.01cm2 / s流 量 通 过 水 从 管 中 流 入 盛 水 箱 的 体 积 和 时 间 确 定 。水 箱 底 面 积 为 S 20 20 cm2 ，记 录 水箱 液 面 升 高 h12cm （ 从 5cm
4、 到 17cm 或 者 从 6cm 到 18cm ） 的 时 间 t ， 从 而 计 算 出 流 量QSh4800 (cm3 / s) ；tt (s)若 管 道 直 径 为 D ， 则 水 流 速 度 为 v4Q；D 2对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为 L80cm ；雷 诺 数 RevD642 0.316Re0.25；计算沿程阻力系数：层流1； 紊 流Re测量沿程阻力系数：Khf / Q2 ， 其 中 K2 gD 5 / 8L ， g 9.8m / s2第一根管表 -1 （ D1 10mm, K115.113cm5 / s2）沿 程次流 量 Q流 速 v压 差 计 cm时 间雷 诺
5、数损 失沿程损失层 流紊 流序Reh f系 数 iscm3/scm/sh1h2cm123.68202.70258.092.58E+0486.848.238.61.42E-022.48E-032.49E-02224.73194.10247.132.47E+0481.645.236.41.46E-022.59E-032.52E-02325.43188.75240.332.40E+0474.540.733.81.43E-022.66E-032.54E-02426.88178.57227.362.27E+0467.236.530.71.46E-022.81E-032.57E-02529.71161.5
6、6205.712.06E+0458.131.127.01.56E-023.11E-032.64E-02630.88155.44197.911.98E+0452.227.624.61.54E-023.23E-032.66E-02732.57147.37187.641.88E+0444.922.922.01.53E-023.41E-032.70E-02837.02129.66165.091.65E+0435.517.418.11.63E-023.88E-032.79E-02941.12116.73148.631.49E+0426.711.914.81.64E-024.31E-032.86E-021
7、052.6991.10115.991.16E+0417.26.610.61.93E-025.52E-033.04E-02第二根管表 -2（ D 2 14mm, K 281.280cm5 / s2）次流 量 Q流 速 v雷 诺 数压 差 计 cm沿 程沿程损失序时 间Re损 失 h f系 数 层 流紊 流iscm3/scm/sh1h2cm117.38276.18179.412.51E+0445.622.822.82.43E-022.55E-032.51E-02218.42260.59169.282.37E+0441.020.220.82.49E-022.70E-032.55E-02318.692
8、56.82166.832.34E+0437.818.819.02.34E-022.74E-032.56E-02419.39247.55160.812.25E+0433.515.717.82.36E-022.84E-032.58E-02521.12227.27147.642.07E+0427.311.915.42.42E-023.10E-032.64E-02622.90209.61136.161.91E+0422.79.313.42.48E-023.36E-032.69E-02第三根管表 -3（ D3 20mm, K 3483.610cm5 / s2）次流 量 Q流 速 v压 差 计 cm沿 程
9、 损沿程损失时 间雷 诺 数 Re失 h f层 流紊 流序系 数 iscm3/scm/sh1h2cm116.30294.4894.031.88E+0458.354.04.32.40E-023.40E-032.70E-02217.47274.7687.741.75E+0451.647.93.72.37E-023.65E-032.75E-02318.74256.1481.791.64E+0442.739.63.12.29E-023.91E-032.79E-02421.25225.8872.131.44E+0431.428.52.92.75E-024.44E-032.88E-02523.86201.
10、1764.241.28E+0423.421.32.12.51E-024.98E-032.97E-02627.13176.9356.501.13E+0416.314.41.92.94E-025.66E-033.06E-02通过对三根管的相关计算，我们发现实验测出的沿程阻力系数远远比层流情况下的计算值大，将近大一个数量级。实际上，我们实验中的雷诺数在 10000-26000 ，超出层流范围，且在可认为是在接近紊流或刚达到紊流条件，与紊流情况下算出的层流阻力系数比较相近，但仍略小，所以我们可以认为实验中我们的水流其实是快接近紊流的。另外，尽管读数时液面有一定的抖动，但是对于每一根管算出的沿程阻力系数都比较相近，因此可认为本实验中读数误差对实验结果没有多大影响。对 三 根 管 的 实 验 结 果 作 lg hflg v 曲 线 ， 结 果 图 -1 至 图 -3 所 示 。图 - 1图 - 2图 - 3每 根 管 的 lg hf lg v 图 像 ， 都 有 较 好 的 线 性 关 系 。 管 1 中 ， 斜 率 为 1.65 ， 可 以 认 为 是 紊流过渡区；管 2 中斜率为 1.93 ，接近粗管紊流区的斜率值；管 3 中，斜率为 1.60 ，可以认为是紊流过渡区。
