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实验二 沿程水头损失量测实验
一、实验目的
1. 学会测定管道沿程水头损失系数的方法。
　　2. 分析圆管恒定流动的水头损失规律，验证在各种情况下沿程水头损失与平均流速的变化规律。

二、实验原理

对于通过直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为：

即上下游量测断面的测压计读数差。沿程水头损失也常表达为：

称为沿程水头损失系数， 为上下游量测断面之间的管段长度，为管道直径，为断面平均流速。若在实验中测得 和断面平均流速，则可直接得到沿程水头损失系数：

其中为水的运动粘滞系数，不同流动型态及流区的水流，其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。层流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1次方成正比；紊流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的次方成正比。
沿程水头损失系数是相对粗糙度与雷诺数的函数，为管壁当量粗糙，圆管层流流动

光滑圆管紊流流动可取

可见在层流流动和紊流光滑区，沿程水头损失系数只取决于雷诺数。
粗糙圆管紊流流动
，
沿程水头损失系数完全由粗糙度决定，与雷诺数无关，此时沿程水头损失与断面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙区通常也叫做“阻力平方区”。
在紊流光滑区和紊流粗糙区之间存在过渡区，此时沿程水头损失系数与雷诺数和粗糙度都有关。

三、实验设备

四、实验步骤
1. 预习实验指示书，认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2. 查阅用测压管量测压强和用体积法量测流量的原理和步骤。
3. 开启上下游阀门排气，检查下游阀门全关时，各个测压管水面是否处于同一水平面上。如不平，则需排气调平。
4. 核对设备编号，记录所用设备的断面管径、量测段长度。
5. 开启下游阀门，流量应先放到最大，待水流恒定后，观察测管水头的变化。量测流量及相应的水头损失，登录到数据表格上。
6. 减小阀门开度，重复上述步骤，并按序登录数据。流量的调整逐步由大到小，每改变一次流量需要等待1～2分钟，待水流恒定后再进行量测。水流的紊动使比压计的水面有波动，应记录水面的时均值。
7. 检查数据记录表是否有缺漏？是否有某组数据明显地不合理？若有此情况，进行补正。为了提高实验精度，便于分析整理，实验点尽可能多一些。要求改变流量不少于12次。
8. 在实验开始和结束时分别量测水温，加以平均作为实验水温。
五、实验数据记录
仪器编号：　 　
实验管道的基本参数如下：
有机玻璃； 内径：；
实验段长度：；
绝对粗糙度：
量水箱底面积：（36.5*23.5）；（36.5*4.5）
水温：＝　 　℃　；
运动粘滞系数：＝　 　

测次
测压计读数
体积法
计算

(cm)

(cm)

(cm)
体积V
(cm3)
时间T
(s)
流量Q
(m3/s)
流速
(m/s)
雷诺数
Re

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

六、实验结果分析
将实测的数据整理计算，在坐标纸上，以为纵坐标，点绘所测的关系曲线，并分析不同的区间随的变化规律，与已知一般规律进行比较。
七、实验注意事项
1.实验时一定要待水流恒定后，才能量测数据。
2. 两个以上同学参加量测实验，读测压管高程、掌握阀门、测量流量的同学要相互配合。
3. 注意爱护秒表等仪器设备。
4. 实验结束后，将上游阀门关闭。