能量方程伯努利方程实验.docx
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能量方程伯努利方程实验
能量方程（伯努利方程）实验
能量方程（伯努利方程）实验
姓名：
史亮
班级：
9131011403
学号：
913101140327
处的7根皮托管测压管测量总水头或12根普通测压管测量测压管水头，其中测点1、6、8、12、14、16和18均为皮托管测压管（示意图见图3.2），用于测量皮托管探头对准点的总水头H’（=
），其余为普通测压管（示意图见图3.3），用于测量测压管水头。
图3.2安装在管道中的皮托管测压管示意图图3.3安装在管道中的普通测压管示意图
3.3实验原理
当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以恒定流速流动，在实验管道中沿管内水流方向取n个过水断面，从进口断面
（1）至另一个断面（i）的能量方程式为：
=
=常数（3.1）
式中：
i=2，3，······，n；
──位置水头；
──压强水头；
──速度水头；
──进口断面
（1）至另一个断面（i）的损失水头。
从测压计中读出各断面的测压管水头（
），通过体积时间法或重量时间法测出管道流量，计算不同管道内径时过水断面平均速度
及速度水头
，从而得到各断面的测压管水头和总水头。
3.4实验方法与步骤
1）观察实验管道上分布的19根测压管，哪些是普通测压管，哪些是皮托管测压管。
观察管道内径的大小，并记录各测点管径至表3.1。
2）打开供水水箱开关，当实验管道充满水时反复开或关流量调节阀，排除管内气体或测压管内的气泡，并观察流量调节阀全部关闭时所有测压管水面是否平齐（水箱溢流时）。
如不平，则用吸气球将测压管中气泡排出或检查连通管内是否有异物堵塞。
确保所有测压管水面平齐后才能进行实验，否则实验数据不准确。
3）打开流量调节阀并观察测压管液面变化，当最后一根测压管液面下降幅度超过50%时停止调节阀门。
待测压管液面保持不变后，观察皮托管测点1、6、8、12、14、16和18的读数（即总水头，取标尺零点为基准面，下同）变化趋势：
沿管道流动方向，总水头只降不升。
而普通测压管2、3、4、5、7、9、10、11、13、15、17、19的读数（即测压管水头）沿程可升可降。
观察直管均匀流同一断面上两个测点2、3测压管水头是否相同？
验证均匀流断面上静水压强按动水压强规律分布。
弯管急变流断面上两个测点10、11测压管水头是否相同？
分析急变流断面是否满足能力方程应用条件？
记录测压管液面读数，并测记实验流量至表3.2、表3.3。
4）继续增大流量，待流量稳定后测记第二组数据（普通测压管液面读数和测记实验流量）。
5）重复第4步骤，测记第三组数据，要求19号测压管液面接近标尺零点。
6）实验结束。
关闭水箱开关，使实验管道水流逐渐排出。
7）根据表3.1和表3.2数据计算各管道断面速度水头
和总水头（
）（分别记录于表3.4和表3.5）。
★操作要领与注意事项：
①、实验前必须排除管道内及连通管中气体。
②、流量调节阀不能完全打开，要保证第7根和第8根测压管液面在标尺刻度范围内。
3.5实验成果与分析
1）记录有关常数
表3.1各测点断面管径数据表（单位：
cm）
测点
编号
1
2、3
4
5
6、7
8、9
10、11
12、13
14、15
16、17
18、19
管径
均匀段
缩管段
均匀段
扩管段
均匀段
1.39cm
1.02cm
1.39cm
2.00cm
1.39cm
2）测记测压管静压水头（
）和流量
，测计皮托管测点读数。
表3.2各测点静压水头（
）（单位：
cm）和流量
（单位：
cm3/s）
测点
编号
2
3
4
5
7
9
13
15
17
19
流量
（cm3/s）
第一组
40.5
40.5
40
39.5
22
28.5
25.7
21.5
23.5
18
152.89
第二组
46.3
46.3
46.2
46.2
43
43.7
43.1
42
42.5
41.3
69.55
第三组
表3.3皮托管测点总水头（
）（单位：
cm）
测点
编号
1
6
8
12
14
16
18
第一组
47.5
45.7
35.9
32.5
27.5
25.5
24.6
第二组
47.5
47.4
45.3
44.5
43.3
42.7
42.7
第三组
3）计算速度水头和总水头。
表3.4各断面速度水头
（单位：
cm）（g=980cm/s2）
管径
（cm）
第一组流量
=152.89（cm3/s）
第二组流量
=69.55（cm3/s）
第三组流量
=（cm3/s）
A
（cm2）
V
（cm/s）
（cm）
A
（cm2）
V
（cm/s）
（cm）
A
（cm2）
V
（cm/s）
（cm）
=1.39
1.52
100.58
5.16
1.52
45.76
1.07
=1.02
0.82
186.45
17.74
0.82
84.82
3.67
=2.00
3.14
48.69
1.21
3.14
22.15
0.25
表3.5各断面总水头（
）（单位：
cm）
测点
编号
2
3
4
5
7
9
13
15
17
19
流量
（cm3/s）
第一组
45.66
45.66
45.16
44.66
39.74
33.66
30.86
26.66
24.71
23.16
152.89
第二组
47.37
47.37
47.36
47.37
46.67
44.77
44.17
43.07
42.75
42.37
69.55
第三组
P-P线
第一组
第二组
E-E线
第一组
第二组
图3.4总水头线E-E线和测压管水头线P-P线
注：
图中横向表示测点在管道中的位置，纵向表示某测点的总水头或测压管水头（单位均为cm）。
测压管水头线P-P线依表3.2数据绘制，总水头线E-E线依表3.5数据绘制，将所有测点数据用线段连接，在连线时要考虑同一管径的线段应平行（沿程水头损失大小随管道长度线性变化）。
4）根据最大流量时的数据绘制总水头和测压管水头沿管道变化趋势线（总水头线E-E线和测压管水头线P-P线绘制于图3.4中）。
并分析总水头和测压管水头沿管道变化趋势线有何不同？
为什么？
答：
测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能，测压
管水头线可能沿线可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）,因为管径增大时流速减小，动能减小而压能增大，如果压能的增大大于水头损失时，水流的势能就增大，测压管水头就上升。
总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，所以总水头线沿程只能的下降，不能上升。
5）流量增加，测压管水头线如何变化？
为什么？
答：
测压管水头线降低从流量公式知，管道的流量随着测压管水头线坡度的平方根成正比，测压管水头线坡度越大流量越大，坡度为起端的测压管水头减去末端的测压管水头，而起端测压管水头不变，所以末端测压管水头线越低，所以流量越大，测压管水头线越低。
6）分析同一断面测点2、3是否读数一致？
同一断面测点10、11是否读数一致？
为什么？
答：
2、3读数一致表明流过同一断面上，其动水压强按静水压强规律分布10、11读数不一致表明在急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。
7）皮托管所显示的总水头与实测总水头是否一致，为什么？
答：
与皮托管相连的测压管为总压管，显示的为总水头线。
而实际绘测的总水头线为z+p/r值加断面平均流速v^2/2g绘制的。
本实验皮托管的探头布置在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由皮托管测量显示的总水头线，一般比实际绘测的总水头偏高。
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