(三) 沿程水头损失实验
(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;
R 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。 e
二、实验装置:
4 7
5 8
6
9
11
12 3
2
1
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。
1
三、实验原理:
由Darcy-Weisbach公式
2l,h,,fd2g
得沿程损失系数
2dghhff,,,K22,lQ 25gd,K,8l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。
,h 7、要求测量10次以上,其中层流区(约在3,4cmHO以下)测量3,5次。 2
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:
hlg,f 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
lghhff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
2
lg,lghh21ff,mlg,,lg,21
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)
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表8.1 记录及计算
表格
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5225cm/s,gd/8L,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 R<2320 e 3,s Q V 次 损失 损失 64 Rhhcme12 32,,0cm/scm/scm/s,c h cm系数 Rfe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14