直管阻力系數(shù)測定

實驗一直管阻力系數(shù)的測定

一、實驗?zāi)康?/p>

測定水在不同流速下流過圓形直管時的摩擦阻力，并標(biāo)繪直管摩

擦阻力系數(shù)A與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re之間的關(guān)系曲線。

二、基本原理

由于流體具有粘性，在管道內(nèi)流動時產(chǎn)生流動摩擦阻力，這種阻

力一般用

壓頭損失hf或壓強差A(yù)Pf表示。在實驗設(shè)備上取一段直管，兩

端分別與U型壓差計相連，直管段的壓頭損失hf即可由U型管壓差

計測得。

流體流過直管的摩擦阻力系數(shù)人可按范寧公式計算：

gU

dLg

Phf

f22

A

p=?=

式中：hf—直管摩擦阻力，m;

△Pf—壓強降，Pa;p—水的密度,kg/m3;g—重力加速

度，m/s2;入一摩擦阻力系數(shù)；L—直管長度，m;d—直管內(nèi)

徑，m;

u—水在管內(nèi)的流速，m/s。

三、實驗裝輅

實驗裝谿流程如附圖所示，以水為工作介質(zhì)，水自水槽經(jīng)離心泵

送入管道，所用管道為Dg40聚丙烯塑料管（內(nèi)徑36.9mm,測量間

隔段長）和銅管（內(nèi)徑測量隔斷長）

2mDg66mm,1.8moDg40

管測取湍流狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，水流量由計量槽計量，管道阻力壓降用倒

貉的U型管壓差計測量。Dg6管測取滯流狀態(tài)下的數(shù)據(jù),水流量用玻

璃量筒計量，管道阻力用靜壓指示計測量。

四、實驗步驟

首先熟悉實驗設(shè)備、流程、儀表使用方法，在此基礎(chǔ)上按以下步

驟進行實驗。

1.用手搬動離心泵聯(lián)軸器，泵軸必須轉(zhuǎn)動靈活；

2.關(guān)閉閥1、3、4、5、6,打開閥2,合上電源電閘（閘刀要按

到底！），然后按電器盒上綠色按鈕，啟動水泵給水；

3.緩慢打開閥1,片刻后計量槽上方管道出口處有水流出，觀察D

g40管的倒輅U型管壓差計，（閥1未打開前兩指示水柱應(yīng)等高，否

則關(guān)閥1檢查原因，排

除壓力弓I線內(nèi)的氣泡），把水流量調(diào)到最大，此時即可開始測取

數(shù)據(jù)，先測Dg40管數(shù)據(jù)，在計量槽用秒表計量水流量（液面標(biāo)尺單

位換算值為0.311/mm）同時記取倒貉U型管的壓差,用閥1調(diào)節(jié)水

流量，從大到小共測取10個左右流量下的數(shù)據(jù)。

4.測取Dg6管數(shù)據(jù)，首先記錄下兩靜壓指示計水柱起始點數(shù)值，

然后打開閥3和閥6,用閥6調(diào)節(jié)流量，視右側(cè)靜壓指示計水柱達到某

一位貉，開始測取數(shù)據(jù)。用玻璃量筒在管道出口處計量水流量，同時

記下兩靜壓指示計水柱高度，共測取5~6個流量點的數(shù)據(jù)（在小流量

范圍測取，以保證管內(nèi)為滯流狀態(tài)）。

5.實驗進行中測取一次水溫。

五、實驗結(jié)果

1.將實驗數(shù)據(jù)記入表1,計算數(shù)據(jù)記入表2,在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)

繪入~Re關(guān)系曲線。

2.按附錄4要求編寫實驗報告。

表1實驗原始記錄

Dg40

直管阻力體積時間

實驗

ib0

RiR2hi

序號nimH2。mmmms

Dg6管：

V

實驗RiR2e

序號

mmHzOmls

表2計算表格

Dg40

AR(hf)AllViV2uReX

序號

mmmin11/sm/sxlO4xlO3

Dg6

入

序AR(h)V,V2uRe

號mmmlml/sni/sxlO2xlO2

六、實驗過程中應(yīng)注意的問題

1.啟動泵前應(yīng)首先盤泵、關(guān)出口閥；

2.測Dg40管湍流應(yīng)從最大流量開始測起，倒貉U型管壓差計兩

管高度差不小于50mmH2O,測量點分布應(yīng)注意按對數(shù)坐標(biāo)分布;

3.測Dg6管滯流時應(yīng)從最小流量（管出口處水流連續(xù)即可）開始

測起，單管壓差計兩管水柱高度差不大于55mmH2O,測量點分布應(yīng)

注意按對數(shù)坐標(biāo)分布；

4.倒輅U型管壓差計應(yīng)首先校平，單管壓差計在測量前應(yīng)記錄兩

管初始高度；

5.計量槽的初始刻度并非從零開始；

6.每次測量的水的體積應(yīng)盡量大一些，以減小系統(tǒng)誤差。

實驗二流量計校核實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

L了解孔板流量計和文丘里管流量計的構(gòu)造及校核、使用方法；

2.測定兩種流量計的流量系數(shù)，并標(biāo)繪流量換算曲線；

3.比較兩種流量計的永久壓力損失。

二、基本原理

孔板及文丘里管流量計都是利用流體流經(jīng)一管道縮仔，形成流動

縮脈，引起

流體靜壓力變化，將此變化用壓差計顯示出來用意反映流體的流

量。

根據(jù)柏努利方程，孔板及文丘里管流量計計算流量的公式分別為：

孔板：

P

P-P?=）

（Rg2SCVoo

os

文氏管：

P

P-P?=）

(Rg2SCVoVo

Vs

式中：VS——體積流量，m2/s;

Co.CV一孔板及文丘里管流量系數(shù)；

So.SV一孔板銳孔及文丘里管喉徑橫截面積，m2;g——

重力加速度，m/s2;AR------U型管壓差值，m;po、p------汞及

水的密度,kg/m3c

孔板及文丘里管流量計都具有縮徑，由于流體的突然收縮和擴大，

形成渦流，從而都會造成永久性壓力損失，這種損失可以通過實驗測

定。兩種流量計的永久壓力損失常以其永久壓降與流量計的縮徑壓降

比值來表示，即：

%

100R

RH'

永

從實驗測定可知孔板流量計的永久壓力損失遠比文丘里管為大。

三、實驗裝輅

流程如附圖所示，孔板及文丘里管兩種流量計安裝在同一條

cp34x3不銹鋼管路上,氣相縮徑均為14mm,孔板取壓方式采用角接

法；永久壓降取壓位輅：孔板為計前Id、計后6d處；文丘里管為計

前、計后均為Id處。水由水池經(jīng)離心泵送入管路，經(jīng)文丘里管、孔板

兩流量計后流入計量槽，然后返回水池。

除文丘里管永久壓降用倒輅U型管測量外，其他均用以水銀為指

示液的正貉U型管壓差計。計量槽液面標(biāo)尺水量換算值為0.149l/mmo

四、實驗步驟

首先熟悉實驗設(shè)備、流程，搞清各個閥門和壓差計的用途，在此

基礎(chǔ)上按以下步驟進行實驗。

1.打開閥①或閥②向泵內(nèi)注水至滿，關(guān)閉閥①、②啟動泵；

2.水泵啟動后打開閥②，旁路出口如有水流出說明能運轉(zhuǎn)正常，

否則停泵從新注水啟動；

3.打開閥①、③使管路流水，檢查各個壓差計測壓引線，如有氣

泡設(shè)法排除。管壁閥①檢查各壓差計兩指示液柱是否等高，一切正常

后，全開閥①、關(guān)小閥②

使流量達到最大值（可以文丘里管永久壓降最大為準(zhǔn)）；

4.調(diào)節(jié)閥①，從大到小測取10~14個流量點（為何？各值應(yīng)如何

分配？），每調(diào)節(jié)一次流量，記錄各壓差計示值，同時用秒表計量水

槽水量；

5.實驗完畢，先關(guān)閉閥①、閥②，然后停泵；

6.實驗過程中測量水溫一次。

五、實驗結(jié)果

L將實測數(shù)據(jù)和計算結(jié)果記入數(shù)據(jù)表，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪

△R~V關(guān)系曲線（兩種流量計關(guān)系曲線可標(biāo)繪在同一張坐標(biāo)紙上，但

要用文字分別注明）。

設(shè)備序號：水溫：℃實驗時間：

孔板壓差孔板永久壓降文氏壓差文氏永久壓降水流量時間

序

氐RiR5心R?Rshi

號Rih2e

mmHgmmHgmmHgmmHgininHgmmHgn】inH[On】n】H9minmms

2.按附錄4的要求便攜實驗報告。

六、實驗中應(yīng)注意的問題

L灌泵：擰緊灌泵漏斗后才可以合閘，合閘要合自己的；

2.旁路閥只起流量調(diào)節(jié)作用；

3.趕氣泡時，應(yīng)在流量較小的情況下進行，才比較容易作到；

4.水槽水位最好從高于20cm開始,乙方睡眠波動國大影響實驗

數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

5.每個實驗點流量測定時，水槽中的水量（以槽中水位變化計）

<50cm（大流量）1攵30cm（小流量）;

6.最大流量以四個壓差計中最先達到最大刻度的值為準(zhǔn)；

7.實驗過程中，流量測定的點要分布均勻；8.實驗過程中測水溫

一次。

實驗三離心泵性能參數(shù)的測定

一、實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉離心泵的操作。

2.標(biāo)繪離心泵的特性曲線，對離心泵的性能作進一步的了解。

二、基本原理：

離心泵在一定轉(zhuǎn)數(shù)下，其揚程H、功率N和效率n歲流量Q改

變，這種變化關(guān)系可標(biāo)繪成曲線以反映離心泵的性能。

現(xiàn)列出泵進、出口兩截面間的能量平衡方程式（柏努利方程）如

下：

f

hg

uZg

PHg

uZg

P2++

+=

+4-

+222

2

22

2

1

11

PP

則：

f

fhg

u

zg

Phg

uuZZgPPH￡++

+=

E+-+

-+-=

22)(2

2

1

22121

2??p?p

此處動能差gu

22

和流動摩擦損失f

h￡此二值均很小，可以忽略不計。根據(jù)實測△

Z=0.2m。貝(J:Z

g

PH?p?+=

式中：H——泵的揚程，m;

P1、P2—泵的進、出口壓力，Pa;p---------水的密度，

kg/m3

；AZ-------位能差，m。

有效功率用流量Q和揚程H計算：

kW

QHN102

P=

有

因無測試手段，軸功率N軸無法測取，用N電代替，N電用功率

表測取。因用N電代替N軸，因此泵效率n為包括電機在內(nèi)的泵設(shè)

備總效率：

%

100?=

電

有NNn

三、實驗裝輅

文丘里管

X.流量計

壓力表

離心泵功率表

底閥

實驗裝絡(luò)流程附圖所示，采用6

2

1

1

-BA型單級懸臂式離心清水泵。

實驗使用儀器：真空表、壓力表、功率表、轉(zhuǎn)數(shù)表、溫度計。

四、實驗步驟

首先熟悉實驗設(shè)備、流程，儀器使用方法，在此基礎(chǔ)上按以下步

驟進行實驗：1.用先搬動連軸器，泵軸必須轉(zhuǎn)動靈活；

2.打開水泵出口閥，擰松注水漏斗向泵內(nèi)注水至滿，然后擰緊注

水漏斗；3.合上水泵電源電閘，（紅色按鈕亮），關(guān)閉出口閥；4.按

下綠色按鈕，啟動泵（綠色按鈕亮）；

5.視出口壓力表指示值大0.15Mpa左右，即表示水泵運轉(zhuǎn)正常，

否則（出口壓力小于O.IMpa）則需停泵重新灌泵啟動；

6.緩慢打開泵出口閥，同時打開U型管平衡夾，排盡壓差計引線

內(nèi)的氣泡，關(guān)閉泵出口閥，視U型管壓差計內(nèi)兩水銀柱指示值相等，

關(guān)閉平衡夾即可開始測取數(shù)據(jù)；

7.流量從零（關(guān)閉狀態(tài)）開始，在U型管壓差計0~500mmHg

之間測取10-12個點的數(shù)據(jù)（小流量間隔大一些，大流量間隔小一

些）；

8.實驗過程中測取一次電機轉(zhuǎn)速和水溫;

9.實驗完畢必須先關(guān)閉出口閥再停泵（按下紅色按鈕，拉開總電

閘）。

五、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

1.實驗測取數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)表，計算數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)處理表；

2.在方格紙上標(biāo)繪Q?H、Q?N電、Q?n特性曲線，圖上標(biāo)明

離心泵型號和實測轉(zhuǎn)速；

3.按附錄4要求編寫實驗報告。

表1實測數(shù)據(jù)

電機轉(zhuǎn)數(shù)n=r.p.m水溫：t=℃

實電機

壓差計讀數(shù)壓力

驗