能量方程和损失实验.docVIP

第四节 能量方程实验 一、实验目的 绘制实验管路测压管水头线与总水头线沿程变化规律曲线，进一步理解位能、压能、动能及能量损失之间的相互转化关系； 观察并分析均匀流断面、缓变流断面及急变流断面压强分布规律； 加深对测压管及毕托管工作原理的理解。 二、实验原理 流体在管内作恒定流时，流过任意段面的总能量不变即能量守恒，能量守恒的方程式是： 均匀流及缓变流断面压强分布符合静水压强分布规律。 常数 或 三、实验装置 实验装置如下图3.4.1 图3.4.1 能量方程实验装置 1. 稳压水箱；2. 实验桌； 3. 溢流管；4. 抽水机；5. 水箱； 6.实验管路；7. 出水阀门； 8. 接量水器；9. 泄水阀门；10.水位计 A、B—急变流断面；C—均匀流断面 四、实验步骤 1．熟悉仪器设备，分辨测压管和毕托管； 2．启动抽水机，关闭出水阀门，待稳压水箱有溢流后，打开进水阀门，检查测压管及毕托管的液面是否在同一个水平面上，若不在，则需排气； 3．缓缓地开启出水阀门，待流量稳定后，记录测压管及毕托管液面标高； 4．观察断面A、B及C处测压管液面分布规律； 5．改变流量，重复步骤3、4两次； 6．做完实验后，关闭抽水机，打开出水阀门，并将桌面收拾干净。 五、实验数据记录及处理 1．有关常数： 实验装置编号NO: ； 粗管径D cm； 细管径：d cm； 2．记录测压管及毕托管液面标高 表3.4.1 测压管及毕托管液面标高（单位：cm） 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 测压管 毕托管 2 测压管 毕托管 3. 绘制测压管水头线及总水头线 六、注意事项 1. 开启出水阀门时一定要慢，不要使测压管下降太急太快，以免空气被倒吸入管路，影响实验； 2. 一定要待流量稳定以后再读数。液面波动较大时取相对稳定值或平均值。 七、实验讨论 1. 测压管与毕托管的作用相同吗？请你解释原因？ 2. 根据实验结果分析测压管水头线及总水头线，并试做总结？ 第六节 管道沿程水头损失实验 一、实验目的 1．通过管道沿程水头损失实验掌握管道沿程阻力系数λ的测量技术。 2．测定不同雷诺数Re时的沿程阻力系数，从而掌握λ与Re等的影响关系。 二、实验原理 本实验所用的管路是水平放置且等直径，因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿程水头损失计算公式： 式中：λ—沿程阻力系数； L—实验管段两端面之间的距离，cm； D—实验管内径，cm； g—重力加速度（980 cm/s2）； V—管内平均流速，cm/s hf—沿程水头损失，由压差计测定。 由（4-1）式可以得到沿程阻力系数λ的表达式： 沿程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关，而在紊流时则与雷诺数、管壁粗糙度有关。 当实验管路粗糙度保持不变时，可得出该管的λ-Re的关系曲线。 三、实验步骤 1．阀门6完全打开。一般情况下阀门6是开着的，检查是否开到最大即可； 2．分别打开阀门6排气，排气完毕将两个阀门关闭； 3．打开实验管路左、右测点及压差计上方的球形阀v1,v2，检查压差计左右液面是否水平。若不在，须排气 4．用打气筒将水—气压差计的液面打到中部，关闭压差计上、下方的三个球形阀，将阀门6完全打开。待水流稳定后，记录压差计的读数及流量（当流量小于130 cm3/s时，用量筒和秒表来测量流量；用水—气压差计来读压差）； 5．逐次关小阀门6，记录12组不同的压差及流量； 6．用量筒从实验管路中接足量的水，放入温度计5分钟后读出水的温度，查粘温表； 7．实验完毕后，依次关闭阀门6、实验管路左右两测点的球形阀，并打开压差计上部的球形阀。 四、实验装置 实验装置如下图3.6.1 图3.6.1 实验装置示意图 1．水位计 2．实验台 3．上水管 4．离心水泵 5．水箱 6．流量调解阀 7下水管 8．回收水箱 五、注意事项 1．本实验要求从大流量（注意一定要把阀门V12完全打开）开始做，逐渐调小流量，且在实验的过程中阀门V12不能逆转； 2．实验点分配要求尽量合理，在记录压差和流量时，数据要一一对应； 3．使用量筒、温度计等仪器设备时，一定要注意安全； 4．测记水温时，求雷诺数时开始和终了两次水温的平均值 5．由于水流紊动原因，压差计液面有微小波动，当流速较大时，尤为显著。需待水流稳定时，读取上下波动范围的平均值。 六、实验数据记录及处理 1．有关常数 实验装置编号：NO： ； 管路直径： D cm; 水的温度T ℃ ； 水的密度： g / c m3; 动力粘度系数μ ; 运动粘度系数： cm2/s; 两测点之间的距离：L cm ; 粗糙管径： cm ; 2．实验数据纪录表： 表3.6.1 次 数 流量 水—气压差计 水的质量 kg 时 间 s 左 cm 右 cm 1 2 3 4 5 6