實驗一管路沿程阻力測定實驗目的1.掌握流體流經管道時沿程阻力損失的測定方法2.測定流體流過直管時的摩擦阻力，確定摩擦系數λ與的關系。3.測定流體流過管件是的局部阻力，并求出阻力系數ξ。4.學會壓差計和流量計的使用。實驗原理流體在管路中流動時，由于粘性剪應力和渦流的存在，不可避免地會引起壓強損耗。這種損耗包括流體流經直管的沿程阻力以及流體流動方向的改變或因管子大小、形狀的改變所引起的局部阻力。1.沿程阻力流體在水平均勻管道中穩定流動時，由截面1到截面2，阻力損失表現為壓力降低:湍流流動時，影響阻力損失的因數十分復雜，必須通過實驗研究其規律。為減少實驗的工作量，擴大實驗結果的應用范圍，可以采用因次分析法將各個變量綜合成準數關系式。影響阻力損失的因素有：1）流體性質：密度ρ，粘度μ；2）管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度ε；3）流速u。變量關系可以表示為：Δp=f(d,l,μ,ρ,u,ε)組合成如下的無因次式：；；引入：則上式變為：上式中：λ稱為直管摩擦系數，滯留時，λ與Re的關系受管壁粗糙度的影響，需由實驗測得。根據伯努利方程可知，流體流過直管的沿程阻力損失，可直接由所測得的液柱壓差計讀數R（m)算出：2.局部阻力當量長度法流體流過某管件或閥門時，因局部阻力造成的損失，相當于流體流過與其具有相同管徑的若干米長度的直管阻力損失，這直管長度稱為當量長度，用符號表示。這樣就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時，可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合并在一起計算，如管路直管長度為l，各種局部阻力的當量長度之和為:2)阻力系數法流體流過某一管件或閥門的阻力損失用流體在管路中的動能系數hp表示：式中：ξ--局部阻力系數，無因次u--在小截面管中流體的平均流速（m/s)。由于管件兩側距測壓孔間的直管長度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計，因次hp的值可以應用伯努利方程由液壓柱差計讀數R求出。U可以由渦輪流量計及MMD智能流量儀算出：(m/s)式中：Vs--平均流量（m3/s)三、實驗裝置與流程1、本實驗裝置及設備主要參數。被測原件：鍍鋅水管，管長2.0m，管徑（公稱直徑）0.021m；閘閥D=3/4。1)測量儀表：U壓差計（水銀指示液）；LW-15型渦輪流量計（精度0.5級，量程0.4~4.0m3/h，儀器編號Ⅰ的儀表常數為599.41（次/升），儀器編號為Ⅱ的儀表常數為655.30（次/升），MMD智能流量儀）。循環水泵。3)循環水箱。DZ15-40型自動開關。數顯溫度表。2、流程：1）..水箱2）.控制閥3）.放空閥4）.U形壓差計5）.平衡閥6）.放空閥7）.排液閥8）.數顯溫度表9）.泵10）.渦輪流量計11）.取壓計12）.U形壓差計13).閘閥14).取壓孔四、實驗操作步驟及注意事項1.水箱充水至80%。2.儀表調整（渦輪流量計、MMD智能流量儀按說明書調節）。3.打開壓差計上的平衡閥，關閉各放氣閥。4.啟動循環水泵（首先檢查泵軸是否轉動，全開閥13，關閉閥2，后啟動）。5.排氣：管路排氣；測壓管排氣；關閉平衡閥，緩旋旋動壓差計上放氣閥排除壓差計中的氣泡（注意：先排進壓管后排出壓管，以防壓差計中水銀沖走）排氣完畢。6.讀取壓差計零位讀書。7.開啟調節閥至最大，確定流量范圍，確定實驗點（8~10個），測定直管部分阻力和局部阻力（閘閥全開時）。8.測定讀數：改變管道中的流量讀出一系列流量Vs、壓差△p1（或△p2）。9.實驗裝置恢復原狀，打開壓差計上的平衡閥，并清理實驗場地。五、實驗數據記錄實驗裝置號Ⅰ，被測管長2.0m，被測管徑0.021m，被測管徑鍍鋅水管，儀表常數599.41次/升，水溫27.0℃。序號流量計讀數（次/s）真管阻力損失Δp1局部阻力損失Δp2U管左邊讀數cmHgU管右邊讀數cmHgU管左邊讀數cmHgU管右邊讀數cmHg00（初始）34.9（初始）34.9（初始）28.0（初始）28.0168818.451.232.523.2259522.547.231.424.3350825.943.930.525.3443328.341.629.826.0538029.540.229.426.2634430.739.129.126.8727432.237.628.727.2820633.936.528.827.5913034.335.527.927.7107734.835.327.827.8

六、實驗數據處理數據處理結果如表所示，以序號1為例寫出計算過程。序號流量Vs流速u密度ρ粘度μReR1R2Δp1Δp2λζm3/sm/skg/m3PascmHgcmHgpapa11.147×10-33.3131360080.07×10-58651732.89.340557114990.0782.10420.9926×10-32.8671360080.07×10-57487024.770782.14530.8485×10-32.4511360080.07×10-564006185.22225764300.0782.15040.7223×10-32.0861360080.07×10-55447413.33.81644546990.0802.16950.6340×10-31.8311360080.07×10-54781510.73.21323039570.0832.37160.5739×10-31.6581360080.07×10-5432978.42.31038628440.0802.07870.4571×10-31.3251360080.07×10-5346015.41.5667718550.0802.12280.3437×10-30.99281360080.07×10-5259262.61.3321516070.0693.27690.2169×10-30.62651360080.07×10-5163611.20.214842470.0801.266100.1285×10-30.37121360080.07×10-596940.5061800.0950.000計算過程（以序號1為例）：∵流量（升/s）=流量儀讀數（次/s）/儀表常數（次/升）

∴Vs==1.147L/s實驗結果與討論1、用雙對數坐標紙關聯一定的下，λ和Re的關系，并用你的實驗結果估算工程問題的阻力損失。一定的下，λ和Re的關系如圖所示，以λ=0.08209為例，2、根據所得到的λ和Re的關系，驗證柏拉修斯公式。答：柏拉修斯公式：λ=當Re=8683時λ=0.0∴此條件下柏拉修斯公式不成立3、為什么測定前需要先趕盡設備和測壓關的空氣？怎樣趕走？答：如果設備和測壓管中存在空氣，就會引起U型管讀數產生誤差；先排出氣管后排進氣管。4、再進行測試系統的排氣工作時，是否要關閉系統的出口閥？為什么？答：要關閉出口閥，只有這樣才能通過U型壓差計的液面是否變化來判斷系統的排氣是否