主頁 > 技術(shù)文章 > 沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)2021-12-15

沿程阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.學(xué)會(huì)測(cè)定管道沿程水頭損失系數(shù)λ的方法；
2.掌握?qǐng)A管層流和紊流的沿程損失隨平均流速變化的規(guī)律，繪制曲線；
3.掌握管道沿程阻力損失系數(shù)的測(cè)量方法和氣—水壓差計(jì)及電測(cè)壓差計(jì)測(cè)量壓差的方法。
4.將實(shí)測(cè)得到的結(jié)果與莫迪圖作對(duì)比分析。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.對(duì)于通過直徑不變的圓管的恒定水流，沿程水頭損失為

其值為上下游量測(cè)斷面的壓差計(jì)讀數(shù)。沿程水頭損失也常表達(dá)為

其中：λ為沿程水頭損失系數(shù)；L為上下游量測(cè)斷面之間的管段長度；d為管道直；V為斷面平均流速。若在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得△h和斷面平均流速，則可直接得到沿程水頭損失系數(shù)。
2.不同流動(dòng)形態(tài)的沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系是不同的。層流流動(dòng)中的沿程水頭損失與斷面平均流速的1次方成正比。紊流流動(dòng)中的沿程水頭損失與斷面平均流速的1.75～2.0次方成正比。見圖 1、圖 2。

3.沿程水頭損失系數(shù)λ是相對(duì)粗糙度△/d與雷諾數(shù)Re的函數(shù)，△為管壁的粗糙度，Re=Vd/ν（其中ν為水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)）。
1）對(duì)于圓管層流流動(dòng)

2）對(duì)于水力滑管紊流流動(dòng)可取

可見在層流和紊流光滑管區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)λ只取決于雷諾數(shù)。
3）對(duì)于水力粗糙管紊流流動(dòng)

沿程水頭損失系數(shù)λ完全由粗糙度決定，與雷諾數(shù)無關(guān)，此時(shí)沿程水頭損失與斷面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙管區(qū)通常也叫做“阻力平方區(qū)”。
4）對(duì)于在紊流光滑區(qū)和紊流粗糙管區(qū)之間存在過渡區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)λ與雷諾數(shù)和粗糙度都有關(guān)。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1.對(duì)照裝置圖和說明，搞清各組成部件的名稱、作用及其工作原理；檢查蓄水箱水位是否夠高。否則予以補(bǔ)水并關(guān)閉閥門；記錄有關(guān)實(shí)驗(yàn)常數(shù)：工作管內(nèi)徑d和實(shí)驗(yàn)管長L。
2.接通電源，啟動(dòng)水泵。打開供水閥。
3.調(diào)通量測(cè)系統(tǒng)：
1）啟動(dòng)水泵排除管道中的氣體。
2）關(guān)閉出水閥，排除其中的氣體。隨后，關(guān)閉進(jìn)水閥，開出水閥，使水壓計(jì)的液面降至標(biāo)尺零附近。再次開啟進(jìn)水閥并立即關(guān)閉出水閥，稍候片刻檢查水位是否齊平，如不平則需重調(diào)。
3）氣－水壓差計(jì)水位齊平。
4）實(shí)驗(yàn)裝置通水排氣后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。在進(jìn)水閥全開的前提下，逐次開大出水閥，每次調(diào)節(jié)流量時(shí)，均需穩(wěn)定2-3分鐘，流量愈小，穩(wěn)定時(shí)間愈長；測(cè)流量時(shí)間不小于8-10秒；測(cè)流量的同時(shí)，需測(cè)記壓差計(jì)讀數(shù)；
5）結(jié)束實(shí)驗(yàn)前，關(guān)閉出水閥，檢查水壓計(jì)是否指示為零，若均為零，則關(guān)閉進(jìn)水閥，切斷電源。否則，表明壓力計(jì)已進(jìn)氣，需重做實(shí)驗(yàn)。
四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及整理
1.有關(guān)常數(shù) d = Φ14㎜ L=750㎜水溫= ℃
2.記錄及計(jì)算
3.繪圖分析繪制LgV—lghf曲線，并確定指數(shù)關(guān)系值n的大小。在坐標(biāo)紙上以LgV為橫坐標(biāo)，以lghf為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪所測(cè)的LgV—lghf關(guān)系曲線，根據(jù)具體情況連成一段或幾段直線。求坐標(biāo)上直線的斜率

將從圖紙上求得n值與已知各流區(qū)的n值（即層流 n=1，光滑管流區(qū)n=1.75，粗糙管紊流區(qū)n=2.0，紊流過渡區(qū) 1.75<n<2.0）進(jìn)行比較，確定流態(tài)區(qū)。
五、分析與思考
1.為什么壓差計(jì)的水柱差就是沿程水頭損失？如果實(shí)驗(yàn)管道安裝得不水平，是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？
2.本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與莫迪圖吻合與否？分析原因。
3.實(shí)驗(yàn)中的誤差主要由哪些環(huán)節(jié)產(chǎn)生？

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