水力学及泵站实验—沿程水头损失

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1、《流体力学、泵与泵站综合实验》实验报告开课实验室：流体力学实验室年月日课程名称流体力学与水泵实验实验项目名称沿程水头损失实验成绩教师评语教师签名：年月日一、实验目的1、加深理解圆管层流和紊流的沿程水头损失随流速变化的规律。2、掌握管道沿程水头损失的测量方法。3、掌握管道沿程阻力系数的测量技术及压差计的测量方法。4、分析沿程阻力系数与雷诺数Re的关系。二、实验原理1、均匀流的沿程水头损失为：可采用达西公式计算沿程水头损失：对于圆管有压流动，水力半径2、沿程阻力系数：（1）在层流流动中，沿程阻力系数为：（2）层流到紊流过渡区、紊流光滑区、紊流粗糙区

2、的沿程阻力系数没有理论公式，只有经验和半经验公式相关公式如下：三、使用仪器、材料沿程水头损失实验仪：自循环供水器（循环水泵）、供水阀、旁通阀、无极调速器、实验管道、水封器、压力传感器、电测仪、差压计（气阀、滑动测量尺）、流量调节阀、接水盒、回水管四、实验步骤1、熟悉实验仪器，记录参数。2、打开电测仪开关，预热10min。3、调试仪器a)全开供水阀和旁通阀，启动水泵供水，然后打开流量调节阀，排净实验管道内气体后关闭流量调节阀。b)松开压力传感器上的两旋钮F1、F2，使之渗水；同时逐根检查并轻弹连通管道以排除其中的气体和杂质，排净后拧紧F1、F2。

3、4、校零。检查差压计压差是否为零（允许1mm误差）,若不能达到要求，则应再调试直至压差为零，然后将电测仪读数调至零点。5、层流区量测a)微微开启流量调节阀，流体流速较小，流动处于层流状态。稳定2～3min后，采用时间体积（重量）法量测流量，施测时间不少于2min以减少采集水体体积和重量时的误差。b)读取压差计读数和测量水体的温度，计算雷诺数。c)逐级微微调大流量，重复以上测量方法，测试2组流量。在雷诺数接近2000时，完成层流区量测。6、层流～紊流过渡区量测a)继续调大流量，使压差计压差大约2cm。由于流速加快，需改变流量的施测时间，在不少于3

4、0s的时间范围内测算流量，并同步测读压差计读数和测量水体的温度，计算雷诺数。b)继续调大流量，压差计读数大致每次递增1～2cm压差，测试2组流量。7、紊流区测量a)待雷诺数接近4000，完成层流～紊流过渡区的量测，关闭压差计连通管上的止水夹，全开流量调节阀，以约15s时间测算流量、测读电测仪读数、测量水体的温度，计算雷诺数。b)逐步关小循环水泵上的旁通阀，使电测仪读数每次递增100～150cm直至旁通阀全部关闭，重复以上方法，测量35组流量（随着流量的增大，测流时间相应缩短），测量水体的温度，计算雷诺数。8、测试完毕后，先将旁通阀全部打开，然后

5、关闭流量调节阀，再开启压差计连通管上的止水夹，重新校核压差计压差是否为零，无误后关闭水泵电源和电测仪开关，将仪器恢复至实验前状态。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)（1）记录计算有关参数、常数管道直径：d=0.703cm;实验段长度：L=85cm计算常数：=2.44cm5/s2（2）实验记录与计算序号体积Vcm3时间ts流量Qcm3/s流速vcm/s水温T℃粘度cm2/s雷诺数Re压差计读数沿程水头损失沿程阻力系数Re<2000λ=64/Reh1h21721800.41.0327.50.0084778627.827.70.11.5260

6、.744224842002.426.2328.50.00829552827.927.60.30.12490.12123196412016.374201729.30.008153363629.329.153.70.033694218612018.2246.9329.150.008118406429.825.04.80.00531859221092.2237.530.10.0080152083158580.0166566505130334.930.30.007981294991201200.0173378884.8185476.630.30.007

7、981419832362360.01683810245204.8527.630.30.007981464763013010.01751相关计算：（以序号1为例）Q=v/t=72/180=0.4cm3/sV=4Q/πd2γ=0.0775/(1+0.0377T+0.000221T2)=0.008477cm2/sRe=Vd/γ=1.03*0.703/0.008477=86λ2=Khf/Q2=2.44*0.1/0.42=1.526λ=64/Re=0.7442（3）绘制lghf～lgv曲线，需标明流区及斜率。-1-0.500.511.522.5300.5

8、11.522.5lgvlghf可以看到图中明显有三段折线，其中第一段：θ1=arctan0.38/0.40=43。30·第三段：θ2=arctan1.