管路沿程阻力测定实验报告

实验一 管路沿程阻力测定

一、实验目的

1.掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法

2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re的关系。

3.测定流体流过管件是的局部阻力，并求出阻力系数ξ。 4.学会压差计和流量计的使用。 二、实验原理

流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1.沿程阻力

流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现为压力降低:hf?p1?p2湍流流动时，影响阻力损失的因数十分复杂，必须通过实验研

ρ究其规律。为减少实验的工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。 影响阻力损失的因素有：

1）流体性质：密度ρ，粘度μ；

2）管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度ε； 3）流速u。

变量关系可以表示为：Δp=f(d,l,μ,ρ,u,ε)组合成如下的无因次式：

2ΛpduρlεΔplεu?φ（,,)?·φ（Re，)·μdd； φdρ·u2d2；

2εΔplu?λ· 引入：λ?φ（Re,d)则上式变为：hf?ρd2上式中：λ称为直管摩擦系数，滞留时，λ与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。

Δp?R(ρ指?ρ水）g 根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R（m)算出： 2.局部阻力

1）当量长度法

le 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号 表示。这样就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长

l??leu2（）· 度为l，各种局部阻力的当量长度之和为:?hf?λ·d2 2)阻力系数法

流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数hp表示：

u2hp?ξ· 式中：

2ξ--局部阻力系数，无因次 u--在小截面管中流体的平均流速（m/s)。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因次hp的值可以应用伯努利方程由液压柱差计读数R求出。U可

π2u?Vs/d (m/s) 以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出：

4式中： Vs--平均流量（m3/s)

三、实验装置与流程

1、本实验装置及设备主要参数。

被测原件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=3/4。

1)测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量

3

程0.4~4.0m / h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为Ⅱ的仪表常数为655.30（次/升），MMD智能流量仪）。 2)循环水泵。 3)循环水箱。

3)DZ15-40型自动开关。 5)数显温度表。

2、流程：

1）..水箱 2）.控制阀 3）. 放空阀 4）. U形压差计 5）.平衡阀 6）.放空阀 7）.排液阀 8）.数显温度表 9）.泵 10）.涡轮流量计 11）.取压计 12）. U形压差计 13). 闸阀 14).取压孔 四、实验操作步骤及注意事项

1.水箱充水至80%。

2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。 3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。

4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，关闭阀2，后启动）。 5.排气：?管路排气；?测压管排气；?关闭平衡阀，缓旋旋动压差计上放气阀

排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走）排气完毕。 6.读取压差计零位读书。

7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8~10个），测定直管部分

阻力和局部阻力（闸阀全开时）。

8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差△p1 （或△p2）。 9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。 五、实验数据记录

实验装置号 Ⅰ ，被测管长 2.0 m ，被测管径 0.021m ，

被测管径 镀锌水管 ，仪表常数 599.41 次/升，水温 27.0 ℃ 。 序号 流量计读数 真管阻力损失Δp1 （次/s） U管左边读数cmHg U管右边读数cmHg （初始） 局部阻力损失Δp2 U管左边读数cmHg （初始） 28.0U管右边读数cmHg （初始） 28.00 0 （初始） 34.9 34.91 688 18.4 51.2 32.5 23.224.3 2 595 22.5 47.2 31.4 3 508 25.9 43.9 30.5 25.3 4 433 28.3 41.6 29.8 26.0 5 380 29.5 40.2 29.4 26.2 6 344 30.7 39.1 29.1 26.8 7 274 32.2 37.6 28.7 27.2 8 206 33.9 36.5 28.8 27.5 9 130 34.3 35.5 27.9 27.7 10

77 34.8 35.3 27.8 27.8

六、实验数据处理

数据处理结果如表所示，以序号1为例写出计算过程。 粘流量流速密度度R1 R2 Δp1 Δp2 序Vs u ρ Re μ 号 m3/s m/s kg/m3 Pa s cmHg cmHg pa pa 1.14780.073.313 ×10-3 13600 ×10-5 86517 32.8 9.3 40557 11499 0.078 2.104 λ ζ 1 0.992680.072.867 13600 ×10-5 74870 24.7 7.1 30541 8779 0.078 2.145 2 ×10-3 0.848580.072.451 13600 ×10-5 64006 18 5.2 22257 6430 0.078 2.150 3 ×10-3 0.722380.072.086 13600 ×10-5 54474 13.3 3.8 16445 4699 0.080 2.169 4 ×10-3 0.634080.071.831 13600 ×10-5 47815 10.7 3.2 13230 3957 0.083 2.371 5 ×10-3 0.573980.071.658 13600 ×10-5 43297 8.4 2.3 10386 2844 0.080 2.078 6 ×10-3 0.457180.071.325 13600 ×10-5 34601 5.4 1.5 6677 1855 0.080 2.122 7 ×10-3 0.343780.070.9928 13600 ×10-5 25926 2.6 1.3 3215 1607 0.069 3.276 8 ×10-3 0.216980.070.6265 13600 ×10-5 16361 1.2 0.2 1484 247 0.080 1.266 9 ×10-3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/99fg.html