《局部水头损失实验》实验报告
开课实验室： 2010年 月 日
第二篇：沿程水头损失实验报告
2.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lghf～-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：
对于给定管径、管长的圆管稳定流，由达西公式可得：
式中：
对水平安装的等直径圆管，由能量方程可得：
对于指示液，被测液体均为水的U形管压差计，有：
式中hf——测定管段L的沿程水头损失，cmH2O
——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。
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=20-30cmH2O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
（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Δt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，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：
2.绘制lghf～lgv曲线，以lgv为横坐标，以lghf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
。
将求得的各区段mi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1.75<m<2.0，粗糙管紊流区m=2.0）进行比较，确定各测段所属流区。
3.绘制lg100λ～lgRe对数曲线，lgRe为横坐标，以lg100λ为纵坐标。
表1 记录及计算表格
常数：圆管内径d= 1.0 cm，量测管段长度L= 9.0 cm，水箱长度a=18.50cm，宽度为b=15.00cm
同组者：
说明：运动粘度保留四位有效数字，K保留三位，Re位整数，其余保留两位小数后两位。
六、分析思考题
1.为什么本实验中压差计的水柱差就是沿程水头损失？如实验管道安装成倾斜，是否影响实验结果？
2.如何从
曲线得到的值，判定流区（m=1,m=2, 1.75<m<2，m>2）？
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。