實(shí)驗(yàn)四：直管阻力、局部阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)三直管阻力、局部阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉直管阻力的測(cè)定方法，計(jì)算出摩擦系數(shù)λ和雷諾準(zhǔn)數(shù)Re，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上作λ－Re關(guān)系曲線；2、學(xué)習(xí)用U型壓差計(jì)測(cè)量管件局部阻力損失的方法，計(jì)算局部阻力系數(shù)ξ。二、實(shí)驗(yàn)原理流體在管路中連續(xù)流動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)摩擦和旋渦的存在，不可避免地要消耗一定的機(jī)械能。管路由直管和管件（如三通、肘管、大小頭）等組成。流體在直管中流動(dòng)時(shí)所造成的機(jī)械能損失稱為沿程阻力；而在通過(guò)閥件、管件等局部障礙，以及因流動(dòng)方向和流動(dòng)截面的突然改變所造成的機(jī)械能損失稱為局部阻力。流體在管徑不變的水平直管中作定常態(tài)流

2、動(dòng)時(shí)，從截面1-1流動(dòng)到截面2-2時(shí)的沿程阻力損失表現(xiàn)為流體壓強(qiáng)的降低，即式中：Hf因沿程阻力造成的壓頭損失（m水柱）；P1-截面1-1處流體的壓強(qiáng)（Pa）;P2-截面2-2處流體的壓強(qiáng)（Pa）；由于影響阻力損失的因素很多，為了減少變量和實(shí)驗(yàn)的工作量，也為了能將在實(shí)驗(yàn)室裝置中用水所做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)用到其它物系中去，而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有普遍意義，需要采用量綱分析指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究方法。影響流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力損失的因素有以下幾類；1）流體的性質(zhì)：密度ρ；粘度μ；2）流體流動(dòng)的幾何尺寸：管徑d，管長(zhǎng)l，管壁的粗糙度ε；3）流體流動(dòng)的條件

3、：流速u。流體阻力損失為這些因素的函數(shù)，即。5工程上計(jì)算流體流過(guò)直管的阻力損失，通常采用以下的公式：可見λ為雷若數(shù)Re和管壁相對(duì)粗糙度的函數(shù)。它們之間的函數(shù)關(guān)系，只要用水作物系，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的裝置中進(jìn)行有限量的實(shí)驗(yàn)即可確定。λ與Re及的關(guān)系一經(jīng)確定后，就可計(jì)算任一的流體在管道中的流動(dòng)阻力損失。局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。流過(guò)一定長(zhǎng)度的直管損失的能量，這個(gè)直管長(zhǎng)度稱為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)le表示。這樣就可用直管阻力損失的計(jì)算公式來(lái)求算局部阻力損失。并且在管路計(jì)算時(shí)，可將管路中的直管長(zhǎng)度與管件、閥門等的當(dāng)

4、量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算。如果管路中直管長(zhǎng)度為le，各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為，則流體在管路中流動(dòng)時(shí)的總阻力損失為局部阻力系數(shù)法：流體穩(wěn)定流過(guò)某一管件或閥門時(shí)的阻力損失可用流體在管路中流動(dòng)時(shí)動(dòng)能倍數(shù)表示，這種計(jì)算局部阻力的方法，稱為系數(shù)法。即式中：-局部阻力造成的壓頭損失（m水柱）；ξ-局部阻力系數(shù)。水的密度與粘度計(jì)算公式（1）密度：式中：——水的平均溫度5（2）粘度：式中：——水的平均溫度三、實(shí)驗(yàn)裝置1、該實(shí)驗(yàn)裝置主要由離心泵、水泵、壓力表、孔板流量計(jì)、真空表、功率表、U型壓差計(jì)、實(shí)驗(yàn)管道及閥門等組成。2、離心泵額定功率：

5、0.37KW；轉(zhuǎn)速：2800r/min；吸程8m，效率：34%；流量：2.5m3/h；揚(yáng)程：15m；必須汽蝕余量：2m。3、U型壓差計(jì)分別測(cè)量各測(cè)壓點(diǎn)的壓力降。壓差計(jì)的指示液為水。4、流量計(jì)采用LZB-25（100-1000）L/h；LZB-10（16-160）L/h。6、壓力表采用Y-60型量程為（0-0.6Mpa）5四、實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查各管道與閥門是否完好，檢查測(cè)壓管（玻璃管）內(nèi)液柱高度是否合適、管內(nèi)是否有氣泡，若有氣泡，拔出測(cè)壓管導(dǎo)管數(shù)次，排盡U型壓差計(jì)內(nèi)氣體。同時(shí)對(duì)壓差計(jì)調(diào)零，將壓差計(jì)從左到右依次編號(hào)為1、1′、2

6、、2′、3、3′，記錄原始讀數(shù)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)以初始讀數(shù)為參照。2、打開水泵開關(guān)，調(diào)節(jié)大流量計(jì)流量，并注意U型壓差計(jì)內(nèi)指示液的變化，使流量從最大到最小或者從最小到最大，測(cè)試12組數(shù)據(jù)。3、布點(diǎn)時(shí)大流量布點(diǎn)稀一些，小流量密些。流量改變后，需要等3-5分鐘，至讀數(shù)穩(wěn)定后才可以讀沿程阻力壓降、局部阻力壓降等數(shù)據(jù)，并記錄在數(shù)據(jù)表中。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉所有的閥門，關(guān)閉水泵，關(guān)閉電源。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理序號(hào)流量（L/h）h1（mm）h1′（mm）△h1h2（mm）h2′（mm）△h2h3（mm）h3′（mm）△h3512345678

7、91011121、數(shù)據(jù)記錄表t（水）=______[℃]，ρ（水）=______[kg/m3]，玻管內(nèi)徑=_____[mm]。2、根據(jù)測(cè)得的直管阻力差，由公式計(jì)算出直管摩擦系數(shù)，然后在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)取算術(shù)平均值。3、由測(cè)得的局部阻力壓差，由公式求局部阻力系數(shù)。然后在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，取算術(shù)平均值。4、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，繪出摩擦系數(shù)與雷諾Re的關(guān)系曲線，并進(jìn)行討論。六.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.實(shí)驗(yàn)原理2.實(shí)驗(yàn)方法和步驟3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理4.舉例計(jì)算過(guò)程5.討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果5