1、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: 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;hf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
2、关系曲线。四、实验要求 填空 1有关常数 实验装置编号:No. 10 管路直径:D = 1.58 cm; 水的温度:T = 23.0 ;水的密度:= 0.99756 g/cm3; 动力粘度系数:= 0.9358 mPas;运动粘度系数:= 9.381 cm2/s; 两测点之间的距离:L= 500 cm2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次数Q/ml/sv/cm/s/cmhf/cm1378.56193.1887.41101.240.182832536.45 2261.03133.2040.3507.780.177322434.28 3181.0892.4020.02
3、52.0015562.52 4125.2363.9110.0126.000.191110764.08 589.5945.725.263.163.100.18707700.42 672.3436.9141.141.100.18686216.59 749.8825.4520.520.500.19604286.43 836.6618.7110.710.700.18943151.24 928.7114.656.56.500.18752467.43 1023.4611.974.14.100.17722016.05 1119.289.842.62.600.16641657.31 1216.788.561.
4、91.900.16061441.72 1314.217.251.31.300.15321221.09 1414.267.281.11.100.12861226.14 1512.276.260.80.800.12641054.34 1610.845.530.60.600.1213931.39 179.184.680.40.400.1130788.23 186.903.520.30.300.1499592.86 19203、以其中一组数据写出计算实例(包含公式、数据及结果)。(1)汞柱差: =沿程水头损失:hf=(2)运动粘度系数:=(3)流量:(4)管内平均流速:v =(5)雷诺数:(6)沿程阻
5、力系数:4在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。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57 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
6、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:如果实验管路倾斜,比压
7、计中的读数仍然是沿程水头损失。如果管路水平,伯努利方程,如果管路倾斜,根据伯努利方程,从上式可以看出,比压计的读数为测压管水头差,其数值依然等于沿程水头损失。2随着管路使用年限的增加,-关系曲线会有什么样的变化?随着使用年限的增加,实验管路的粗糙度变大,会随之变大,从而-Re关系曲线向上移动。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?管径越小,流速越大,而与管径成反比,而与速度的平方成反比,因而管径越小,hf越大,两段面的测压管液面差越大。变化规律,层流时,hf与v成正比;水利光滑,hf与v的1.75次方成正比;水利粗糙,hf与速度的平方成正比八、心得体会通过本次实验,我学会了测量沿程阻力系数的方法,学会了绘制曲线。在实验过程中,一定要小组分工合作,本实验对数据读取的精度要求比较高,因而要耐心读取数据,不能急躁。同时,感谢老师的耐心讲解。
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