沿程阻力

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 ；

C—— 量水箱 ； 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

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：

（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=9.8 m/s²）；

v——管内平均流速，m/s；

h_f——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：

（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-的关系曲线。

四、实验要求填空

1．有关常数

实验装置编号：No. 4

管路直径：D = 1.58 cm；水的温度：T = 16.5 ℃；

水的密度：= 0.998885 g/cm³；动力粘度系数：= 1.09695 mPas；

运动粘度系数：= 1.0981745 cm²/s；两测点之间的距离：L= 500 cm

2．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

3、以其中一组数据写出计算实例。

解：以次数为1的实验数据为例，进行数据处理。

（1）汞柱差：= =98.1-15.9=82.2cm

沿程水头损失h_f= =12.6×82.2=1035.72cm

（2）运动粘度系数：= =( 1.09695×10^-3)/(0.998885×10³)×10⁴

=1.0981745×10^-2cm²/s

（3）流量：= =（49.3-12.4）×400/36.53=404.05 ml/s

（4）管内平均流速：v = =4×404.05/(π×1.58²)=206.08 cm/s

（5）雷诺数：= =29649.79

（6）沿程阻力系数：= =

=0.15105

4．在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。

图1 -的关系曲线图

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5~7 cm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。

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？

答：是。

由伯努利方程：，因为管路等径等流量，所以流速相等，即，所以，即沿程水头损失等于测压管水头差。比压计读数为测压管水头，包含位置水头差与压力水头差。如果管道水平，，则 ，即等于两断面的压力水头差，反映水平管道两断面的沿程水头损失。所以无论管路水平还是倾斜，比压计中的读数差都是沿程水头损失。

2．随着管路使用年限的增加，-关系曲线会有什么样的变化？

答：随着管路使用年限的增加，内管壁的粗糙度▽会增加。由于沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关，则在层流段-关系曲线变化不大；在紊流段，由于管壁粗糙度▽的增加，沿程水头损失会相应的增加，所以沿程阻力系数进而会增大，所以紊流段-关系曲线会向上移动一段距离。

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：由达西公式知：,当流量、实验管段长度相同时，管径愈小，沿程水头损失会愈大，而沿程水头损失的大小和测压管液面差是相等的，所以两断面的测压管液面差会愈大；变化规律即如上式：所示。

八、心得体会

通过本次试验，使我对测定镀锌铁管管道沿程阻力系数的办法有了更深刻的认识，同时也进一步理解沿程阻力系数随雷诺数的变化规律。实验中，对于流量的控制非常关键，因为一旦流量调节过大，就有可能导致实验重做，特别是到了实验后期，由于压差间隔变小，调节更需要小心仔细。在用量筒接水测量流量时，也要注意接水的量，既不要超出量筒量程，同时也要达到一定的量。同时，实验过程中需进行分工、合作，培养了我们合作的能力。最后，感谢老师的细致讲解以及悉心指导。

第二篇：管内沿程阻力系数测定

实验六 管内沿程阻力系数测定

(一) 实验目的：

通过实验掌握管内沿程阻力的测试方法。

(二) 基本原理：

流体沿内径均匀的管道流动时，由于流体的粘性沿程水头损失的大小与管长、管径、管壁粗糙度Δ、流体的平均流速密度和粘度有关。跟据相似原理分析，可由以下关系式表示：

(8—1)

令 (8—2)

则 (8—3)

沿程阻力系数是雷诺数和管壁对粗糙度Δ/的函数，它可以由理论推导及用实验的方法获得实验曲线或经验公式求得。对于层流流动沿程阻力系数是用分析方法推导出来，并且以为实验所证实，而对于湍流流动, 沿程阻力系数的计算公式，则是人们在实验的基础上提出某些假设，经过分析和根据实验进行修正.而归纳出来的半径验公式，下面简单介绍一些常用公式：