沿程阻力实验报告

1中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告实验日期：2014.5.23成绩：班级：石工1207学号：12021317姓名：郑超教师：李成华同组者：乔辰宇陈放韦馨林姚安川实验七、沿程阻力实验一、实验目的填空1．掌握测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法；2．在双对数坐标纸上绘制λ—Re的关系曲线；3．进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。二、实验装置在图1-7-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称本实验采用管流实验装置中的第1根管路，即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时，采用两用式压差计中的汞-水压差计；压差较小时换用水-气压差计。另外，还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计、水的粘温表。F1——文丘利流量计；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计；V——阀门；K——局部阻力实验管路图1-7-1管流综合实验装置流程图2三、实验原理在横线正确写出以下公式本实验所用的管路是水平放置且等直径，因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿程水头损失计算公式：hf=λ*L/D*v2/2g（1-7-1）式中：λ——沿程阻力系数；L——实验管段两端面之间的距离，m；D——实验管内径，m；g——重力加速度（g=9.8m/s2）；v——管内平均流速，m/s；hf——沿程水头损失，由压差计测定。由式（1-7-1）可以得到沿程阻力系数λ的表达式：λ=2g*D/L*hf/v2（1-7-2）沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关，而在紊流时则与雷诺数、管壁粗糙度有关。当实验管路粗糙度保持不变时，可得出该管的-Re的关系曲线。四、实验要求填空1．有关常数实验装置编号：No.1管路直径：D=1.58cm；水的温度：T=20.4℃；水的密度：=0.99823g/cm3；动力粘度系数：=1.005mPas；运动粘度系数：=0.01cm2/s；两测点之间的距离：L=500cm32．实验数据处理见表1-7-2表1-7-2沿程阻力实验数据处理表次数Q/ml/sv/cm/sΔ'h/cmh/cmhf/cmRe1364.50185.9184.51064.70.1929373.282245.42125.1738478.80.1919777.023166.2284.7818.1228.060.2013394.684119.0760.739.5119.70.209594.84593.6847.785.972.972.90.207549.29665.9133.6237370.205311.54750.4825.7520.620.60.194068.13833.4217.0510.110.10.222693.42927.7914.185.45.40.172239.801022.4411.443.93.90.181807.921119.409.892.92.90.181563.371216.218.272.22.20.201305.971315.457.881.61.60.161245.151413.206.730.90.90.121063.631511.745.990.70.70.12946.281610.335.270.50.50.11832.681710.265.280.40.40.09834.97187.393.770.30.30.13595.743、以其中一组数据写出计算实例（包含公式、数据及结果）。（1）汞柱差：Δ'h=h1`-h2`=50.8-12.5=84.5cm沿程水头损失：hf=(13.6-1)*Δ'h=1064.7cm（2）运动粘度系数：=μ/ρ=1.005/(0.99823*100)=0.01st（3）流量：Q=V/t=(50.8-12.5)*400/42.03=364.50ml/s（4）管内平均流速：v=Q*4/πD2=364.50*4/（3.14*1.58）=185.91cm/s（5）雷诺数：Re=vD/ν=185.91*1.58/0.01=29373.28（6）沿程阻力系数：=2g*D/L*hf/v2=2*981*1.58*1064.7/（500*185.912）=0.1944．在双对数坐标纸上绘制-Re的关系曲线。-Re关系曲线图五、实验步骤正确排序（5）．逐次关小V11，记录18组不同的压差及流量；（2）．打开阀门V10排气，排气完毕将阀门关闭；（7）．实验完毕后，依次关闭V11、实验管路左右两测点的球形阀，并打开两用式压差计上部的球形阀。（1）．．阀门V1完全打开。一般情况下V1是开着的，检查是否开到最大即可；（4）．．用打气筒将水-气压差计的液面打到中部，关闭压差计上、下方的三个球形阀，将V11完全打开。待水流稳定后，记录压差计读数，同时用体积法测流量（压差5~7cm汞柱时，打开压差计下方的两个球形阀，由汞-水压差计换用水-气压差计来读压差）；（6）用量筒从实验管路中接足量的水，放入温度计5分钟后读出水的温度，查粘温表；（3）打开实验管路左、右测点及压差计上方的球形阀，检查压差计左右液面是否水平。若不在，须排气（为防止汞发生外泄，排气时应在老师的指导下进行）；六、注意事项1．本实验要求从大流量（注意一定要把阀门V11完全打开）开始做，逐渐调小流量，且在实验的过程中阀门V11不能逆转；2．实验点分配要求尽量合理，在记录压差和流量时，数据要一一对应；3．使用量筒、温度计等仪器设备时，一定要注意安全；4．做完实验后，将量筒、温度计放回原处，将秒表交回。5七、问题分析1．如将实验管安装成倾斜的，比压计中的读数差是不是沿程水头损失fh？答：比压计中的读数仅为压力水头的变化量，而沿程水头损失是压力水头和位置水头变化量之和，所以缺少位置水头变化量。因此比压计读数不是沿程水头损失。2．随着管路使用年限的增加，-Re关系曲线会有什么样的变化？答：随着管路使用年限增加，管路的粗糙度会增大，因此在稳紊流段-Re关系曲线将会上升。3．当流量、实验管段长度相同时，为什么管径愈小，两断面的测压管液面差愈大？其间的变化规律如何？答：流量相同时，管径越小，断面平均流速越大，管路长度相同时，沿程水头损失也就越大，因此两断面测压管的液面差就越大。层流时hf与管径的-2次方成正比，紊流时与管径的-3.4到-4次方成正比。八、心得体会通过这次实验，掌握了测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的方法，在双对数坐标纸上绘制了λ—Re的关系曲线，进一步理解了沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，收获很大。