流体力学实验 沿程水头损失实验.doc

《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
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课程
名称
流体力学与水泵综合实验
实验项目
名 称
沿程水头损失实验
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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.分析沿程水头系数和雷诺数的关系。
二、实验原理
1.基本理论
流体运动过程中，将产生两种阻力和两种水头损失，即沿程阻力和局部阻力；沿程水头损失和局部水头损失。由于流体黏性影响，在流体流动的边界条件（几何形状，面积，方向）沿程不变时，均匀分布在流程上，与流程长成正比的阻力称沿程阻力，由此产生的水头损失称沿程水头损失。由于流体的流动边界条件突变，如过流断面形状，面积变化或流动方向改变所引起的阻力称局部阻力，由此产生的水头损失称局部水头损失。

2.均匀流的沿程水头损失
hf=(Z1+P1/γ)-(Z2+P2/γ)
hf=λ• L/d •υ2/2g
λ=K •hf/Q2
K=π2gd5/8L

三、使用仪器、材料
沿程水头损失实验仪由自循环供水器（循环水泵），供水阀，旁通阀，无级调速器，试验管道，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，回水管等组成

四、实验步骤
1.熟悉实验仪器，记录有关参数。打开电测仪电源，预热10min。
2.调试仪器：全开供水阀和旁通阀，启动水泵供水，打开流量调节阀，排净实验管道内气体后关闭流量调节阀，松开压力传感器上旋钮，，使之渗水并排气，排净后拧紧，。
3.校零：检查压差计压差是否为零（允许1mm误差），若不能达到要求则应重新调试至零然后将电测仪读书调制零。
4.层流区测量：当流体流速较小，流体处于层流状态，稳定2—3min，测量流量Q，水温t,并记录压差计读数；微调大流量，重复上面步骤，测量三组流量，在Re接近2000时，完成层流区测量。
5.层流—紊流过渡区测量：继续调大流量，使大约2cm。同样测量流量Q，水温t,并记录压差计读数；微调大流量，每次约递增1-2压差，测量三组流量。
6. 紊流区测量：待Re接近4000，完成层流—紊流过渡区测量。关闭压差计连通管上的进水夹，全开流量调节阀，逐步关小旁通阀，使电测仪每次递增100-150cm。测量流量Q，水温t,并记录读取电测仪读数；重复上方法，测3-5组流量。
7.测完后，全开旁通阀，重新校零，看差压计（重新打开）是否为零。无误差后整理仪器。

五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
1.记录有关参数，常数：
管道直径d=0.703cm 实验段长度L=85cm 计算常数K=π2≈2.4498cm5/s2
2.实验记录与计算：
序
号
体积V/cm5
时间t/s
流量Q/ （cm5/s）
流速υ/ cm/s
水温T/℃
黏度ν*10-3/cm2/s
雷诺Re
压差计读数/cm
沿程水头损失/cm
沿程阻力系数λ

1
356
210.00
1.69
4.35
27.0
8570
357
25.22
24.94
0.28
0.23925
2
538
210.00
2.56
6.60
27.5
8.477
542
25.61
24.8
0.36
0.17348
3
921
210.30
4.34
11.18
27.9
8.430
936
25.35
24.68
1.33
0.13402
4
2268
150.00
15.12
38.93
28.2
8.349
3280
26.15
23.37
2.78
0.0301
5
2498
150.00
16.65
42.89
29.0
8.206
3677
26.9
23.6
3.3
0.0293
6
356
14.21
162.82
419.48
29.5
8.004
36844

160
0.01479
7
538
11.90
216.81
558.57
30.0
7.919
49587
258
0.01345
8
921
11.90
265.21
683.27
30.2
7.885
60915
375
0.01306
注意：λ保留有效数4~5位， Re保留整数，计算常数K保留三位，其余两位。
3.绘制lgv-lg曲线，并确定直线斜率。
制作方法：将，υ扩大10倍后取对数，可得到数据如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
lgυ
1.6385
1.8195
2.0484
2.1796
2.2214
3.6227
3.7471
3.8346
lg
0.4472
0.5563
1.1239
1.4440
1.5185
3.2041
3.4116
3.5740

六、实验结果及分析