管路沿程阻力测定（副本）.doc

实验一 管路沿程阻力测定 一、 实验目的 1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。 2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与的关系。 3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数。 4. 学会压差计和流量计的使用。 二、 实验原理 流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1. 沿程阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1 到截面2，阻力损失表现为压强降低： 湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论的方法求解，必须通过实验研究其规律。为减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。 影响阻力损失的因素有： 1) 流体性质：密度，粘度； 2) 管路的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度； 3) 流动条件：流速u 。 通过换算得公式 上式中：称为直管摩擦系数，滞流时，= 64/；湍流时，与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。 根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R (m)算出：其中：-压差计中指示剂的密度(kg)。本实验中以水银作为指示剂，另一流体为水。 2. 局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 1) 当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长度为l ，各种局部阻力的当量长度之和为为： 2) 阻力系数法 流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数表示： 式中： —局部阻力系数，无因次； u —在小截面管中流体的平均流速（m/s）。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此的值可以应用伯努利方程由液柱压差计读数求出。 u 可以由涡轮流量计及MMD 智能流量仪算出/s） 式中：—平均流量（m3/s） 1. 本实验装置及设备主要参数： 被测元件：镀锌水管，管长2.0 m，管径（公称直径）0.021m ； 闸阀DN=3/4″。 1) 测量仪表：U 形压差计（水银指示液）；LW-15 型涡轮流量计（精度0.5级，量程 0.4～4.0m3/h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升）， 仪器编号Ⅱ的仪表常数为605.30（次/升），MMD 智能流量仪）。 2) 循环水泵。 3) 循环水箱。 4) DZ15-40 型自动开关。 5) 数显温度表 2.流程 流体流动阻力损失实验流程图 1)水箱 2) 控制阀 3) 放空阀 4)U 形压差计 5) 平衡阀 6) 放空阀 7) 排液阀 8) 数显温度表 9) 泵 10) 涡轮流量计 11) 取压孔 12) U 形压差计 13) 闸阀 14)取压孔 四、实验操作步骤及注意事项 1. 水箱充水至80%。 2. 仪表调整（涡轮流量计、MMD 智能流量仪按说明书调节）。 3. 打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。 4. 启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，全关阀2，后启动）。 5. 排气：（1）管路排气；（2）测压管排气；（3）全开平衡阀，缓慢旋动压 差计上放气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走），排气完毕。 6. 读取压差计零位读数。 7. 开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8～10 个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。 8. 测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差（或 ）。 注意：每改变一次流量后，需要等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。 9. 实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。 五、实验数据记录 实验装置号： 1号 被测管长： 2.0m 被测管径： 0.021m 被测管件： 镀锌水管 仪表常数： 599.41次/升 水温：26.5度 序号 流量仪读数（次/秒） 局部阻力损失 U管左边读数cmHg