12. 沿程水头损失实验 一、实验目的 1.通过实验了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制lgh f ~-lgv 曲线; 2.掌握管流沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法; 3.将测得的 Re-λ 关系值与莫迪图对比,提高实验成果分析能力。 二、实验原理 对于圆管稳定流动,达西公式给出: gvdLh f22⋅ ⋅ = λ 对于给定管径、管长的圆管稳定流,由达西公式可得: 2 25 2222842 2QhKQhLgddQLgdhLvgdhf f f f× = × == =ππλ 式中:LgdK85 2π= 对水平安装的等直径圆管,由能量方程可得: γ2 1P Ph f−= 对于指示液,被测液体均为水的 U 形管压差计,有: 2 12 1h hP Ph f − =−=γ 式中 h f ——测定管段 L 的沿程水头损失,cmH 2 O γ——实验水温和大气压力下的水容重 三、实验装置 1.沿程水头损失实验装置 1 套,结构示意如图 1 所示 2.秒表 1 块 3.温度计 1 支 4.管径 d=1.0cm。 2 图 1 沿程水头损失实验装置示意图 1.水箱(内置潜水泵)2.供水管 3.电器插座 4.`流回水管 5. 整流栅板 6. 溢流板 7.水箱 8. 测压嘴 9.实验管道 10.差压计 11.调节阀门 12.调整及计量水箱 13.回水管 14.实验桌 15 旁通管阀门 16 进水阀门 本装置有下水箱、自循环水泵、供水阀、稳压水箱、实验管道、流量调节阀,计量水箱、回水管、压差计等组成。实验时应将管道、胶管及压差计内的空气排出,接通电源水泵启动,开启供水阀,逐次开大流量调节阀,调整两个阀门开度。每次调节流量时,均需稳定 2-3 分钟,流量愈小,稳定时间愈长;测流量时间不小于 8-10 秒;测流量的同时,需测记压差计、温度计[自备]应挂在水箱中读数。 四、实验步骤 1.对照装置图和说明,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理,记录有关常数管道内径 d,测量管段长度 L,水箱长 a 和宽 b; 2.检查储水箱水位(不够高时冲水),旁通阀是否已关闭; 3.接通电源,启动水泵,全开进水阀 16,水泵自动开启供水,保持溢流板有稍许溢流。 4.打开流量调节阀 11,系统充水赶气(排气); 5.稳定后,测读并记录数据表中所要求的参数; ①层流区:应在水压差计△ h=20-30cmH 2 O 量程范围内,进行 3-5 组实验。其中第一次实验压差△ h=0.2cm 左右,逐次增加压差△ h=0.2cm 左右。 ②紊流区:开大流量,第一次实验压差△ h=0.5-0.8cm,逐次增加压差△h=10cm,直至测出最大的fh(右侧测压点水位最低),进行 3-5 组实验。 ③流量改变时用秒表和计量箱测定流量,记下时间Δ t 和体积 V。 7.实验仪器校核:实验结束后,关闭阀门 11,检查水差压计仪是否指示位零, 3若均为零,则关闭进水阀门 16,断开电源,清理现场。否则表明差压计已进空气,需重做试验。 五、数据记录与整理 1.记录与计算见表 1; 计算原理: ) s cm ( 980 g) s (cmd4vs cmt 000221 . 0 t 0337 . 0 101775 . 0v3222e==+ +==πννQdR) ( 2.绘制 lgh f ~lgv 曲线,以 lgv 为横坐标,以 lgh f 为纵坐标;根据具体情况练成一段或几段直线,求各段直线的斜率2 1 2 1(lg lg )/( )f fm h h v v = − − 。 将求得的各区段 m i 值与已知的各流区的 m 值(层流区 m=1,光滑管流区m=1.75,紊流过渡区 1.752 )? 3. 实际工程中钢管中的流动大多为光滑管流或紊流过渡区,而水电站泄洪洞的流动大多为紊流阻力平方区,其原因何在? 4. 本次实验结果是否与莫迪图吻合?如果不吻合,试分析其原因。 三严三实开展以来,我认真学习了习近平总书记系列讲话,研读了中央、区、市、县关于党的群众路线教育实践活动有关文件和资料。我对个人“四风”方面存在的问题及原因进行了认真的反思、查摆和剖析,找出了自身存在的诸多差距和不足,理出了问题存在的原因,明确了今后努力的方向和整改措施。现将对照检查情况报告如下,不妥之处,敬请各位领导和同志们批评指正。 一、存在的突出问题 测 次 体积 cm 3 时间 s 流量 Q cm 3 /s 流速 V cm/s 水温℃运动粘度ν cm 2 /s雷诺数 R e 测压管 读 数 沿程水头损失h f 沿程损失系数 λ Re<2320λ=64/Reh 1 h 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5