流體力學(xué)沿程阻力實(shí)驗(yàn)

1、中國石油大學(xué)（華東）工程流體力學(xué) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績：實(shí)驗(yàn)日期：_ 班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名:成績：同組者：實(shí)驗(yàn)七、沿程阻力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諟y(cè)定鍍鋅鐵管管道沿程阻力系數(shù)的方法。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制人一 Re的關(guān)系曲線。進(jìn)一步理解沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化曲線。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用管流實(shí)驗(yàn)裝置中的第1根管路，即實(shí)驗(yàn)裝置中最細(xì)的管路。在測(cè) 量較大壓差時(shí)，采用兩用式壓差計(jì)中的汞-水壓差計(jì)；壓差較小時(shí)換用水-氣壓差 計(jì)。另外，還需要的測(cè)量工具有量水箱、量筒、秒表、溫度計(jì)、水的粘溫表。上水管戲穩(wěn)壓水箱VI離心泵F2孔板流量計(jì)；F3電磁流量計(jì)F1文丘利流量計(jì)C量水箱_；穩(wěn)壓水箱VI離心泵F2孔板流量計(jì)；F3電磁流

2、量計(jì)F1文丘利流量計(jì)C量水箱_；V閥門；K局部阻力實(shí)驗(yàn)管路圖7-1管流綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程圖三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)所用的管路水平放置且等直徑，因此利用能量方程式可以推導(dǎo)出管徑 兩點(diǎn)間的沿程水頭損失計(jì)算公式：式中入一沿程阻力系數(shù)；式中L實(shí)驗(yàn)管段兩端面之間的距離，m;D實(shí)驗(yàn)管徑，；g重力加速度(g=9.8 2)； 。一管內(nèi)平均流速，m/s;h f 沿程水頭損失(由壓差計(jì)測(cè)得)，m。由式(1-7-1由式(1-7-1)可得沿程阻力系數(shù)入的表達(dá)式為:(1-7-2)沿程阻力系數(shù)入在層流時(shí)只與雷諾數(shù)有關(guān)，在紊流時(shí)與雷諾數(shù)、管壁粗糙度 都有關(guān)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)管路粗糙度保持不變時(shí)，可以得到該管的人- Re關(guān)系曲線。四、實(shí)驗(yàn)要求

3、有關(guān)常數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：No. 4管路直徑：D = 1.58X10-2 m；水的溫度：T =21C；水的密度：p = 998.02 kg/m3；動(dòng)力粘度系數(shù)：口 = 0.9810 x 10-3 Pa. s；運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：v=9.8 29 x 10-7 m2/s；兩測(cè)點(diǎn)之間的距離：L=5 m。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理見表7-1和表7-2。表7-1沿程阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)流量汞-水壓差計(jì)水-氣壓差計(jì)hd/(10 -2m)hu/(10 -2m)V/(10 -6m3)t /sh1/(10 -2m)h2/(10 -2m)h1/(10 -2m)h2/(10 -2m)112.950.835.829625.8213

4、.251.248.0381.240.9312.751.268.0271.550.6413.051.296.9366.255.9512.851.4143.9163.758.6612.851.4183.7780.941.8713.830.710972.952.1813.230.6168.8368.058.2994032.166.060.91097042.9965.162.21193043.6264.762.71292556.4464.563.01393564.6864.363.21447035.5664.263.41538534.3364.163.51631533.5664.163.623535.

5、1664.163.7表7-2沿程阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表次數(shù)Q/(10 -6 m 3/s)V/(10 -2m/s)Ah/(10 -2m) h/(10 -2m)hf/(10 -2m)力Re1423.23215.86670.2884.520.11756634700.232316.47161.41440.3507.780.12070825947.163226.40115.47620.9263.340.12231218562.774157.6480.403710.3129.780.12433612924.85107.2954.72265.164.260.1329078796.605684.0142.8532

6、39.139.10.1318726888.607762.0231.632320.820.80.1287495084.859841.2221.02669.89.80.1372873380.013929.2814.93595.15.10.1415942400.9411022.5611.50842.92.90.1356161849.9631121.3210.8744220.1047511748.0591216.398.359211.51.50.1329541343.7351314.467.373141.11.10.1253231185.2241413.216.741350.80.80.1090281

7、083.6651511.215.720020.60.60.113579919.4872169.394.787390.50.50.135118769.56866.683.409020.40.40.213178547.9965以第二組數(shù)據(jù)為例，說明計(jì)算過程:已知：管路直徑D=1.58 x 10 -2 m ；運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：v= 9.829 x 10 -7 m 2/s ； 兩測(cè)點(diǎn)之間的距離：L=5m；h = 13.2 x 10 - 2 m ； h = 51 .2 x 10 - 2 m ；時(shí)間 t=48.03s；汞-水壓差計(jì) h = 81 .2 x 10 -2 m ；h = 40.9 x 10 -2 m

8、 ；水箱A= 400cm 2 ；則Q = (h - h ) A / t = (51 .2 x 10 - 2 13 .2 x 10 - 2) x 400 x 10 -2 - 48 .03 = 316 .47 x 10 -6 m 3 s-1S = x D 2 = 35 x 0.0158 2 = 1.96 x 10 -4 m 2 ；44Q 316 .47 x 10 -6v = = = 161 .41 x 10 -2 m s -1 ；S 1.96 x 10 -4A h = h - h = 81 .2 x 10 -2 40.9 x 10 -2 = 40.3 x 10 -2 m ；hf = (13.6 1

9、) x Ah = 12.6 x 40.3 x 10-2 = 507.78 x 10-2m ；X = 2g D 匕=2 x 9.8 x 1.5810 x 507 .78 x 10 -2 = 0.120708 ；L v 25(161 .41 x 10 - 2)2Re=Dv0.0158 x Re=Dv0.0158 x 161 .41 x 10 -29.829 x 10 -7=25947 .16 ；其余數(shù)據(jù)同理得出，如表中所示在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制X -Re的關(guān)系曲線。五、實(shí)驗(yàn)步驟閥門V1完全打開。一般情況下V1是開著的，檢查是否開到最大即可。打開閥門V10排氣，排氣完畢后將閥門關(guān)閉。打開實(shí)驗(yàn)管路左、右

10、測(cè)點(diǎn)及壓差計(jì)上方的球形閥，檢查壓差計(jì)左右液面是否 水平。若不齊平，須排氣(為防止汞發(fā)生外泄，排氣時(shí)應(yīng)在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行)；用打氣筒將水-氣壓差計(jì)的液面打到中部，關(guān)閉壓差計(jì)上、下方的三個(gè)球形 閥，將V11完全打開。待水流穩(wěn)定后，記錄壓差計(jì)讀數(shù)，同時(shí)用體積法測(cè)流量(壓 差為57cm汞柱時(shí)，打開壓差計(jì)下方的兩個(gè)球形閥，由汞-水壓差計(jì)換用水-氣 壓差計(jì)來讀壓差)。逐次關(guān)小閥門V11，記錄17組不同的壓差及流量。用量筒從實(shí)驗(yàn)管路中接足量的水，放入溫度計(jì)5min后讀出水的溫度，查水 的密度和粘度表得到動(dòng)力粘度R。實(shí)驗(yàn)完畢后，依次關(guān)閉閥門V11、實(shí)驗(yàn)管路左右兩測(cè)點(diǎn)的球形閥，并打開兩 用式壓差計(jì)上部的球形閥。

11、六、注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)要求從大流量開始做(注意一定要把閥門V11完全打開)，然后逐漸 調(diào)小流量，且在實(shí)驗(yàn)的過程中閥門V11不能逆轉(zhuǎn)；實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分配要求盡量合理，在記錄壓差和流量時(shí)，數(shù)據(jù)要一一對(duì)應(yīng)；使用量筒、溫度計(jì)等儀器設(shè)備時(shí)，一定要注意安全；做完實(shí)驗(yàn)后，將量筒、溫度計(jì)放回原處，將秒表交回。七、問題分析1如果將實(shí)驗(yàn)管安裝成傾斜的，比壓計(jì)中的讀數(shù)差是不是沿程水頭損失%?答：是，因?yàn)楦鶕?jù)伯努利方程，沿程水頭損失, pp v 2、，對(duì)于等直徑管道v = V，貝uh = (z + r + 1 ) (z + + 2)12f1 y 2 g2 y 2 gh =( - + P 1) _ (z * P 2) = z + P，即沿程水頭損失等于測(cè)壓管水頭差，而壓 f 1 y 2 yy差計(jì)的讀數(shù)差即是測(cè)壓管水頭差，如果實(shí)驗(yàn)管安裝成傾斜的，讀數(shù)雖然改變，但 讀數(shù)差不會(huì)改變。隨著管路使用年限的增加，人-Re關(guān)系曲線會(huì)有什么樣的變化?答：隨著管路使用年限的增加，管壁上沉淀，管路的粗糙度增加，沿