局部阻力损失实验

实验人：王琦PB10030015 苏拓  

一、实验目的要求

1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能；

2、通过对园管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径：

3、加深对局部阻力损失机理的理解。

二、实验装置

本实验装置如图8.1所示

     实验管道由小—大—小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1—3和3—6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。

三、实验原理

写出局部阻力前后两断面能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：

1、突然扩大

采用三点法计算，下式中由按流长比例换算得出。

实测     

理论     

         

2、突然缩小

采用四点法计算，下式中B点为突缩点，由换算得出，由换算得出。

实测  

经验   

实验结果及要求

1.记录，计算有关常数：

d1=D1=1.03cm,   d2=d3=d4=D2=1.95cm,   d5=d6=D3=1.01cm,

     

2.整理、记录并计算：

表1  局部阻力损失实验记录表

 

表2  局部阻力损失实验记录表

可见，突扩时，的理论值与实验较为符合；突缩时，的理论值和实验值相差很大。

实验分析与讨论

1.结合实验结果，分析比较突扩与突缩在相应条件下损失大小关系

答：紊流时，突缩的能量损失比突扩小；层流时，不确定。

2.结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减少局部阻力损失？

3. 

答：本实验是在于流道截面面积突变，使流场紊乱，内部粘性力加大造成损耗。能量损失主要在管道突变面附近。要减少局部阻力损失，可采用渐缩渐扩管道。

4.现备有一段长度及联接方式与调节阀相同，内径与试验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？

答： 如上实验，将阀门放置在水平处即可。

5.实验测得突缩管在不同管径比试的局部阻力系数（Re>10^5）如下:

试用最小二乘法建立局部阻力稀疏的经验公式。

答：由最小二乘法得到=0.64-0.6*d2/d1.

6.试说明用理论分析核经验法建立相关物理量间关系式的途径。

答：首先理论分析得到初步关系式，再实验，进行数据处理得出初步关系式中的未知常数或者将物理量间关系用其他形式的数学式表达，同时与理论关系式对比，验证之，有可能进行改进，实验还可能加深我们的认识，从而进行更好的理论分析。

第二篇：沿程阻力损失实验

沿程阻力损失实验

一、实验目的

1．加深了解圆管层流和紊流的沿程阻力损失变化的规律，绘制～曲线。

2．掌握管道沿程阻力系数的测定和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法。

3．将测得的～关系值与莫迪图对比，进一步提高实验成果分析能力。

二、实验装置

沿程阻力损失实验装置如下图所示。

自循环沿程阻力损失实验装置图

1．自循环高压恒定全自动供水器      2．实验台      3．回水管     4．水压差计 

5．测压计         6．实验管道         7．电测仪   8．滑动测量尺   9．测压点 

10．实验流量调节阀  11．供水管与供水阀  12．旁通管与旁通阀       13．稳压筒

1．实验装置配备

● 自动水泵与稳压器

自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时自动停机，过低时自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。

● 旁通管与旁通阀

由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成压力的波动。为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)，通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。

● 电测仪

压差电子量测仪原理图

1．连通管  2．压力传感器  3．排气旋钮  4．电测仪

由压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点(如下图所示图)。压差读数(以厘米水柱为单位)通过电测仪显示。

● 稳压筒

为简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由两只充水(不满顶)之密封立筒。

2．压差测量方法

管道沿程阻力分别由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；而高压差用电子量测仪(电测仪)量测。

三、实验原理

管道沿程阻力由达西公式

                     

得                 

 

对于水平等直径圆管可得

  

由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪(电测仪)量测。

四、实验方法与步骤

1．实验准备

●检查实验装置，连接好实验设备。

●开启所有阀门，包括进水阀、旁通阀、流量调节阀。

●打开水泵防尘罩，接通电源。

●排气。

测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕，打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀，（所有阀门都打开，）水柱自动降落，至正常水位拧紧放气阀即可。

传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续出水，关闭排气阀，排气完成。

●关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，如果不平，找出原因并排除；如果齐平，实验准备完成，开始实验。

2．层流实验

●全开进水阀、旁通阀、微开流量调节阀，当实验管道两点压差小于2cm(夏天)～3cm（冬天）时，管道内呈层流状态，待压力稳定，用体积法测定流量，同时测量水温、测压管内压差。

●改变流量3～4次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝0.5～0.8cm，逐次增加＝0.3～0.5cm。

3．紊流实验

●关闭流量调节阀，将电测仪读数（即管道两测点压差）调零。

●夹紧测压架两端夹子，防止水流经测压架。

●全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量稳定之后，用重量法测定流量，同时测量水温、记录电测仪读数（即两测点压差）。

●改变流量5～6次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝50～100cm，逐次增加＝100～150cm，直至流量最大。

4．实验完成，打开所有阀门，关闭电源。

五、实验成果及要求

1．有关常数 　　　　　　　　　　　　　　　实验台号No. _______

圆管直径_______ 　　　　　　　测量段长度     

常数=      

2．实验记录及计算表

3．绘图分析

根据实验数据成果分别绘制～曲线，并确定指数关系值的大小。在厘米纸

上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的～关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线，求厘米纸上直线的斜率。

将从图上求得的值与已知各流区的值(即层流，光滑管流区，紊流过渡区1.75<<2.0，粗糙管紊流区)进行比较，确定流区。

六、实验分析与讨论

1．本实验中，沿程阻力损失就是压差计的压差，如果管道有一定的倾角，压差计的压差是否还是沿程阻力损失？为什么？

2．根据实测值判断本实验的流区。

3．管道的当量粗糙度如何测得？