三沿程水头损失试验.DOCVIP

(三） 沿程水头损失实验 一、实验目的要求： 1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气(水压差计及水(水银多管压差计测量压差的方法； 2、加深了解圆管层流和湍流的沿程损失随平均流速变化的规律； 3、将测得的λ～曲线与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。 二、实验装置： 自循环沿程水头损失实验装置图 本实验装置如图8.1所示，图中： 1.自循环高压恒定全自动供水器； 2.实验台； 3.可控硅无级调速器； 4.水压差计； 5.测压计 6. 实验管道； 7.水银压差计； 8.滑动测量尺； 9. 测压点； 10. 实验流量调节阀门； 11.供水管与供水阀； 12.分流管与分流阀。 三、实验原理： 由Darcy-Weisbach公式 得沿程损失系数 其中： 四、实验方法与步骤： 1、搞清各组成部件的名称、作用及工作原理。检查蓄水箱水位并记录有关实验常数。 2、供水装置有自动启闭功能，接上电源以后，打开阀门，水泵能自动开机供水，关掉阀门， 水泵会随之断电停机。若水泵连续运转，则供水压力恒定，但在供水流量很小时（如层流实验）,水泵会时转时停，供水压力波动很大。旁通阀门12的作用是为了小流量是用分流来增加水泵的出水量，以避免时转时停造成的压力波动现象。 3、排气：按下列程序进行 [对水压差计] 开启分流阀12 / 松开止水夹 / 开启供水阀11 / 启闭流量调节阀10若干次 / 关闭阀11 / 开启阀10 / 旋开旋塞F1 /（待水压差计中水位降至近零高程）再拧紧F1 / 开启阀10和11。 [对调压筒充水排气] 当筒中水位过低（接近进口高程时）,开启供水阀11 / 关闭调节阀10 / 斜置调压筒，自动充水至2/3以上筒高 / 启闭阀10若干次，直至气泡排尽为止。 4、不允许水压计上的止水夹没有夹紧时，用水银差压计进行大流量实验，否则会使U型测压管内的气体流入连通管里，而且测压点上的水静压能有部分转换成流速动能，造成实测水银压差严重失真。一旦出现这种情况，必须再次排气，方可继续实验。 5、关闭阀10，全开阀11和阀12。然后调节阀10，由小到大逐次进行，当阀10全开时，再逐次关阀12，使实验流量达到最大。 6、每次调节流量后，稳定2～3分钟，然后用滑尺测定各测压管液面值，并用量筒秒表测定流量。每次测量流量的时间应长于10秒。 7、要求测量10次以上，其中层流区（约在3～4cmH2O以下）测量3～5次。 8、由于水泵运转过程中水温有变化，要求每次实验均需测水温一次。 9、实验结束先关闭调节阀10,检查比压计是否回零，然后关闭阀门11，并切断电源。 五、实验结果及要求： 1、有关常数： 圆管直径d = 0.695cm, 量测段长度L = 85cm 。 2、记录及计算（见表8.1)。 3、绘图分析： 绘制～ν的关系曲线，并确定指数关系值m的大小。在双对数纸上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的～ν关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求对数纸上直线的斜率 将从图上求得的m值与已知各流区的m值进行比较。 六、实验分析与讨论： 1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？实验管道安装成向下倾斜，是否影响实验结果？ 2、据实测m值判别本实验的流区。 3、实际工程中钢管内的流动，大多为光滑湍流或湍流过渡区，而水电站泻洪洞的流动，大多为湍流阻力平方区，其原因何在？ 4、管道的当量粗糙度如何测得？ 5、本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。(莫迪图在录象片中有介绍） 表8.1 记录及计算表格 常数 K= 测 体积 时间 流量 流速 水温 粘度 雷诺数 比压计读数 cm 沿程 沿程 2320 次 s Q V 损失 cm 损失 系数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13