沿程水头损失实验

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

lghf~lgv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。

2

4

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

Lu2

Hf由范宁公式 d2 （1） p2d2gdh

得 22 （2）

LuLu

p

Re64/ （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d（8mm）和实验管长L（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F1，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F1。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h~20mmH2O（冬季）]量程2O（夏季）[h~30mmH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

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，明显超出了层流范围，属于湍流运动，所以说空想和实验还是有差别的。其次，根据我们实验数据绘制的λ—Re关系图，与图1-39对比走势符合，都是雷诺数随实验水流速率变大和摩擦系数减小而变大的。需要说一下的是，最开始画图直接按照各族顺序画图，得到的曲线最后是拐向上的，以为实验出现问题，结果分析才发现是因为操作过程中没有按照一定变化规律调节流速导致出现问题，并不是数据问题，所以以后实验中操作还应该再严谨一些。

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

lghf~lgv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。

2

4

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

Lu2

Hf由范宁公式 d2 （1） p2d2gdh

得 22 （2）

LuLu

p

Re64/ （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d（8mm）和实验管长L（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F1，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F1。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h~20mmH2O（冬季）]量程2O（夏季）[h~30mmH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

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，明显超出了层流范围，属于湍流运动，所以说空想和实验还是有差别的。其次，根据我们实验数据绘制的λ—Re关系图，与图1-39对比走势符合，都是雷诺数随实验水流速率变大和摩擦系数减小而变大的。需要说一下的是，最开始画图直接按照各族顺序画图，得到的曲线最后是拐向上的，以为实验出现问题，结果分析才发现是因为操作过程中没有按照一定变化规律调节流速导致出现问题，并不是数据问题，所以以后实验中操作还应该再严谨一些。