中國石油大學（華東）工程流體力學實驗報告

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實驗七、沿程阻力實驗

一、實驗目的

1.掌握測定鍍鋅鐵管管道沿程阻力系數的方法。

2.在雙對數坐標紙上繪制入-Re關系曲線。

3.進一步理解沿程阻力系數隨雷諾數的變化規律。

二、實驗裝置

本實驗采用管流實驗裝置中的第1根管路，即實驗裝置中最細的管路。在測

量較大壓差時，采用兩用式壓差計中的汞-水壓差計；壓差較小時換用水-氣壓差

計。

另外，還需要的測量工具有量水箱、量筒、秒表、溫度計、水的粘溫表。

上水君淺

電壓水箱

0

討量水箱

/V13

排水省諛

地下水泡

F1------文丘利流量計；F2--------孔板流量計；F3---------電磁流量計；

C——量水箱閥門；K——局部阻力試驗管路

圖7T管流綜合實驗裝置流程圖

三、實驗原理

本實驗所用的管路水平放置且等直徑，因此利用能量方程可以推導出管路兩

點間的沿程水力損失計算公式為：

LV2

h=A(1-7-1)

fD2g

式中人一一沿程阻力系數；

L——實驗管段兩端面之間的距離，明

D——實驗管內徑，m；

g——重力加速度(g=9.8m/s2)；

v——管內平均流速，m/s；

h,一一沿程水頭損失(由壓差計測定)，mo

由式可以得到沿程阻力系數人的表達式:

Dh

*2gz?至t(1-7-2)

沿程阻力系數人在層流時只與宙諾數有美，在紊流時與宙諾數、管壁粗能度

都有關。

當實驗管路粗糙度保持不變時，可以得到該管的人-Re關系曲線。

四、實驗要求

1.有關常數實驗裝置編號：No.4

管路直徑：〃二：.58義10,m；水的溫度：7=18.0℃；

水的密度：°二998.62kg/m：i；動力粘度系數：ju=1.0559X10’Pa-s；

運動粘度系數：》=1.0574X106in7s；兩測點之間的距離:占5m

2.實驗數據記錄及處理見表7-1和表7-2。

表7-1沿程阻力實驗數據記錄表

流量汞-水壓差計水-氣壓差計

次44%

%Vh2

數t/s

/(106m；)

/(IO2m)/(102m)/(IO2m)/(102m)/(102m)/(lO'm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

表7-2沿程阻力實驗數據處理表

A/?

QV

次

/(102n)ARe

數/(10'ni/s)/(IO2m)

/(106m3/s)/(10'm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

以其中一組數據寫出計算實例。

以第一組數據為例：

流量Q=A(九一砥)〃=400x|()Yx(50.5-12.2)xIO-2/36.22=422.971x10-6/?t3/5

由。=A?,則管內平均流速為

422.97lxIO-6

Q_Q=215.728x10^7??/5

v=A~.4/4―(I.58X10-2)2.萬處

2

汞-7K壓差計壓差M=/?2-/?]=95.6-26.2=69.4x10-m

沿程水頭損如r=(13.6-1)A/?=(13.6-l)x69.4xlO2=874.44x10~2m

、九工口始心多將]oDhfOno1.58XlO-2874.44X10",

沿程阻力系姒=2g-------y=2x9.8x--------------x---------------------=n0.11i6r4i

Lv25(215.728xKF2)2

雷諾數He=上1.58xlQ-2x215.728xlO-2

=32234.7

v1.0574xl0-6

3.在雙對數坐標紙上繪制&的關系曲線。

五、實驗步驟

1.閥門VI完全打開。一般情況下VI是開著的，檢查是否開著最大即可。

2.打開閥門V10排氣，排氣完畢后將閥門關閉。

3.打開實驗管路左、右測點及壓差計上方的球形閥，檢查壓差計左右液面是

否齊平。若不齊平。須排氣（為防止汞發生外泄，排氣時應在教師的指導下進行）。

4.用打氣筒將水-氣壓差計的液面打到中部，關閉壓差計上、下方的三個球

形閥，將閥門VII完全打開。待水流穩定后，記錄壓差計讀數，同時用體積法測

流量（當壓差為5~7c用汞柱時，打開壓差計下方的兩個球形閥，由汞-水壓差計

換用水-氣壓差計來讀壓差）。

5.逐次關小閥門VII,記錄17組不同的壓差及流量。

6.用量筒從實驗管路中接足量的水，放入溫度計5min后讀出水的溫度，查

《水的密度和粘度表》得到動力系數uo

7.實驗完畢后，依次關閉閥門VII及實驗管路左、右兩測點的球形閥，并打

開兩用式壓差計上部的球形閥。

六、注意事項

1.本實驗要求從大流量開始做（注意一定要乃閥門VII完全打開），然后逐

漸調小流量，且在實驗過程中閥門VII不能逆轉。

2.實驗點分配要求盡量合理，在記錄壓差和流量時，數據要一一對應。

3.使用量筒、溫度計等儀器設備時，一定要注意安全。

4.做完實驗后，將量筒、溫度計放回原處，將秒表交回。

七、問題分析

1.如將實驗管安裝成傾斜的，比壓計中的讀數差是不是沿程水頭損失］?

答：比壓計中的讀數差仍是沿程水頭損失，因為由比壓計兩測量點的能量方

程有：%=（4+包+工）_（〃+"+手），由于管路是等直徑的，則：

%=G+邑）-0+上），即沿程水頭損失等于測壓管的水頭差，而比壓計的讀

y7

數差即為測壓管的水頭差，所以不論實驗管安裝成水平的還是傾斜的，比壓計的

讀數差都是沿程水頭損失。

2.隨著管路使用年限的增加，義-友關系曲線會有什么樣的變化？

答：隨著管路使用年限的增加，內管壁的粗糙度也會增加，由于沿程阻力系

數在層流時只與雷諾數有關，則丸一根關系曲線在層流段變化不大；在紊流段由

于管壁粗糙度的增加，沿程水頭損失會相應的增加，由式（1-7-2）知沿程阻力

系數進