實驗三局部阻力系數(shù)的測定

《實驗三局部阻力系數(shù)的測定》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、實驗三局部水頭損失量測實驗一、實驗?zāi)康?.觀察突擴(kuò)管旋渦區(qū)測管水頭線，以及英它各種邊界突變情況下的測管水頭變化情況，加深對局部水頭損失的感性認(rèn)識。2.掌握測定管道局部水頭損失系數(shù)的方法，并將突擴(kuò)管的實測值與理論值比較，將突縮管的實測值與經(jīng)驗值比較。3.學(xué)習(xí)用測壓管測量壓強(qiáng)和用體積法測流量的實驗技能。二、實驗原理有壓管道恒定流遇到管道邊界的局部突變-流動分離形成剪切層-剪切層流動不穩(wěn)定，引起流動結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，并產(chǎn)生旋渦-平均流動能量轉(zhuǎn)化成脈動能量，造成不可逆的能量耗散（圖1）。與沿程因摩擦造成的分布損失不同，這部分損失可以看成是集中損失在管道邊界的突變

2、處，每單位重量流體承擔(dān)圖1流道的局部突變示意圖根據(jù)能量方程，局部水頭損失rr2g,這里我們認(rèn)為因邊界突變造成的能量損失全部產(chǎn)生在1-1,2-2兩斷面之間，不再考慮沿程損失。上游斷而1?1應(yīng)取在由于邊界的突變，水流結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化的漸變流段屮,卜?游2?2斷面則取在水流結(jié)構(gòu)調(diào)整剛好結(jié)束，重新形成漸變流段的地方?？俍,兩斷面應(yīng)盡口J能接近，又要保證局部水頭損失全部產(chǎn)生在兩斷面之間。經(jīng)過測量兩斷面的測管水頭差和流經(jīng)管道的流量，進(jìn)而推算兩斷面的速度水頭差，就可測得局部水頭損失。局部水頭損失系數(shù)是局部水頭損失折合成速度水頭的比例系數(shù)，即ft.0V當(dāng)上下游斷面平均

3、流速不同吋，應(yīng)明確它對應(yīng)的是哪個速度水頭？例如，對于突擴(kuò)圓管就有其它情況的局部損失系數(shù)在查表或使用經(jīng)驗公式確定時也應(yīng)該注意這一點(diǎn)。通常情況下對應(yīng)下游的速度水頭。局部水頭損失系數(shù)隨流動的雷諾數(shù)而變，即：二/(Re)o但當(dāng)雷諾數(shù)<大到一定程度后，值成為常數(shù)。在工程中使用的表格■或經(jīng)驗公式中列出的就是指這個范圍的數(shù)值。局部水頭損失的機(jī)理復(fù)雜，除了突擴(kuò)圓管的情況以外，一般難于用解析方法確定，而要通過實測來得到各種邊界突變情況下的局部水頭損失系數(shù)。對于突擴(kuò)圓管的情況，局部水頭損失系數(shù)有理論結(jié)果，推導(dǎo)如下：流動經(jīng)過突擴(kuò)圓管的局部水頭損失取1-1,2-2兩斷面如圖2

4、,這里要特別注意1-1斷面取為突擴(kuò)開始的斷面，2-2斷面則取在水流結(jié)構(gòu)調(diào)整剛好結(jié)朿，重新形成漸變流段的地方。兩斷面面積都為A,而X和#2則分別為細(xì)管和粗管中的平均流速。根據(jù)動量方程口J知(Pi^/z})A2-(p2+/z2)A2=pQ(a02v2-a0lvl)所以有仇+色)-山岸1)=込匕血rrg將其代入局部水頭損失的表達(dá)式，得h_%(%■%?4耳兒匕彳-引09￡返取的值均為1.0,則4i-C"°■（令-0*突擴(kuò)圓管局部水頭損失Z所以能夠?qū)С錾鲜鼋馕霰磉_(dá)式是因為：①我們假設(shè)1-1,2?2斷面上的測管水頭為常數(shù)；②1?1,2?2兩斷面的面積相等。而突縮圓

5、管的1-1,2-2兩斷面必須分別取在粗管和細(xì)管中，這是由流動結(jié)構(gòu)決定的，因此突縮圓管的局部水頭損失不能解析表達(dá)，只有經(jīng)驗公式：C-nXI-12ir1Ai1.—1■1f—V：11112突擴(kuò)圓管局韶這里的?對應(yīng)下游，即細(xì)管中的速度水頭。圖2突擴(kuò)和突縮圓管局部計算示意圖其它各種彎管、截門、閘閥等的局部水頭損失系數(shù)可查表或由經(jīng)驗公式獲得。三、實驗設(shè)備1、循環(huán)水利工作臺2、秒表3、測壓計四、實驗步驟1?認(rèn)真閱讀實驗?zāi)康囊蟆嶒炘砗妥⒁馐马棥?.查閱用測壓管量測壓強(qiáng)和用體積法（手工、自動）量測流量的原理和步驟。3.對照實物了解儀器設(shè)備的使用方法和操作步驟，做好

6、準(zhǔn)備工作后，啟動抽水機(jī)，打開進(jìn)水開關(guān)，使水箱充水，并保持溢流狀態(tài)，使水位恒定。4.檢查下游閥門全關(guān)時，各個測壓管水而是否處于同一水平而上。如不平，則需排氣調(diào)平。5.核對設(shè)備編號，確認(rèn)數(shù)據(jù)記錄表上列出的斷面管徑等數(shù)據(jù)。6.開啟下游閥門，待水流恒定后，觀察測管水頭的變化，正確選擇實驗配件前后的量測斷面，進(jìn)行數(shù)據(jù)的量測，并登錄到數(shù)據(jù)記錄表的相應(yīng)位置。7.改變閥門開度，待水流恒定后，重復(fù)上述步驟，并按序登錄數(shù)據(jù)。本實驗要求做三個流量。8.檢查數(shù)據(jù)記錄表是否冇缺漏？是否冇某組數(shù)據(jù)明顯地不合理？若冇此情況，進(jìn)行補(bǔ)正。9.計算整理實驗結(jié)果，得出各實驗配件局部水頭損失

7、系數(shù)實測值，并同時列出突擴(kuò)管局部水頭損失系數(shù)的理論值和突縮管的經(jīng)驗值。2.對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論。閱讀思考問題，作簡要回答。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及計算1)記錄冇關(guān)常數(shù)實驗臺號Dl=1.9(cm)；D2=3.5(cm)。突擴(kuò)管：J=；=；突縮管：＜=。2)記錄和計算表格實驗記錄表格次數(shù)流量Q(cm2Is)測壓管讀數(shù)△(cm)休積時間流量12341234六、實驗結(jié)果實驗計算表格次數(shù)阻力形式流量Q(cm1/$)前斷面后斷面hj(cm)X/2g(cm)02g(cm)1突然擴(kuò)大2341突2然縮小34七、分析與思考問題1.突擴(kuò)管的局部水頭損失的實測值與理論值為什么會有

8、差別，這種差別是由哪些因素造成的？2.為什么要從測壓管水面變化找突擴(kuò)管的下游漸變流斷面？怎么找