沿程水头损失实验_2.doc

沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律，绘制曲线； 2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法； 3、将测得的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、实验装置 本实验的装置如图7.1所示 图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图 1．自循环高压恒定全自动供水器； 2．实验台； 3．回水管； 4．水压差计； 6．实验管道； 7．水银压差计；8．滑支测量尺； 9．测压点； 10．实验流量调节阀； 11．供水管与供水阀； 12．旁通管与旁通阀； 13．稳压筒。 根据压差测法不同，有两种方式测压差： 1、低压差时用水压差计量测； 2、高压差时用电子量测仪（简称电测仪）量测(但本仪器暂时不能测定高压)。 本实验装置配备有： 1、自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。 图7.2 1.压力传感器； 2.排气旋钮； 3.连接管； 4.主机 2、旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动，为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管（图中未标出）。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3、稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。 4、电测仪 由压力传感器和主机两部分组成 ，经由连通管将其接入测点（图7.2），压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。 三、实验原理 由范宁公式 （1） 得 （2） （3） 四、实验方法与步骤 准备I 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及旁通阀是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数：工作管内径（8mm）和实验管长（85cm）。 准备II 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵，接通电源，全开旁通阀，打开进水阀，水泵自动开启供水。 准备III 调通量测系统。 1、夹紧水压计止水夹和关闭U形管的排气阀，打开出水阀和进水阀（逆时针），关闭旁通阀（顺时针），启动水泵排除管道中的气体。 2、全开旁通阀、关闭出水阀，插上U形管的排气出水管，松开U形管水压计的止水夹，并旋松水压计的旋塞，排除水压计中的气体。随后，关进水阀，开出水阀10，拔开U形管上的排气出水管，使水压计的液面降至标尺零附近，即旋紧水压计上的排气塞。水压计齐平即可开始做实验，否则需重调。 3、通过调节旁通阀或进水阀或出水阀来调节流量，使得U形压差计产生压差，用直尺量出水柱（压差）的高度，并记录。每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，测流时间不小于15秒；同时测流量（不得小于15秒）和水箱中水的温度。 层流段：应在水压计（夏季）[（冬季）]量程范围内，测记3组以上数据。 4、结束实验前，应全开旁通阀，关闭出水阀，检查水压计是否齐平，齐平则下一组可以直接进行测流实验，否则需先排气后方可进行。最后一组做完实验后，检查水压计是否齐平，齐平则关闭进水阀，切断电源。否则，表明压力计已进气，需重做实验。 五、实验记录和数据处理 数据记录：每组测流时间：20s 流量（ml） 788 825 950 960 流速（cm/s） 78.4 82.1 94.5 95.5 左液柱高度（cm） 26.1 27.2 32.2 31．0 右液柱高度（cm） 12.9 13.4 14.5 14.5 将数据带入公式（1）（2）（3）得： 实验组 h（cm） λ Re Hf 1 13.2 3.96×10﹣2 6.229×103 1.29 2 13.8 3.78×10﹣2 6.524×103 1.35 3 16.5 3.54×10﹣2 7.588×103 1.68 4 17.7 3.65×10﹣2 7.509×103 1.77 实验所得图 莫迪图 实验总结： 对于我们组的损失实验，由于整个实验本身的操作比较简单，在加上有研究生师姐在一旁指导，并没有出现操作上的明显失误。我们本来以为水平管里水的运动状态是层流状态，不过从实验得出的数据来分析雷诺数达到了6000-8000这个范围