沿程水头损失实验
一、实验目的要求
1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律,绘制
lg h f ~lg v 曲线;
2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法;
3、将测得的R e ~ 关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置
本实验的装置如图7.1所示
图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图
1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 6.实验管道; 7.水银压差计;8.滑支测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管与旁通阀; 13.稳压筒。
根据压差测法不同,有两种方式测压差: 1、低压差时用水压差计量测;
2、高压差时用电子量测仪(简称电测仪)量测(但本仪器暂时不能测定高压) 。
本实验装置配备有: 1、自动水泵与稳压器
自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。
2
4
图7.2
1. 压力传感器; 2. 排气旋钮; 3. 连接管; 4. 主机
2、旁通管与旁通阀
由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动,为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。
3、稳压筒 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接由2只充水(不满顶)之密封立筒构成。
4、电测仪 由压力传感器和主机两部分组成 ,经由连通管将其接入测点(图7.2),压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 三、实验原理
L v 2由达西公式 h f =λ
d 2g
2gdh f 12gdh f π2h f
2
=(d /Q ) =K 2 (1) 得 λ=
L v 2L 4Q
25
K =πgd /8L
另由能量方程对水平等直径圆管可得
h f =(p 1-p 2) /γ (2) 压差可用压差计或电测。 四、实验方法与步骤
准备I 对照装置图和说明,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理;检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门;记录有关实验常数:工作管内径d (8mm )和实验管长L (85cm )。
准备II 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵,接通电源,全开旁通阀,打开进水阀,水泵自动开启供水。
准备III 调通量测系统。
1、夹紧水压计止水夹和关闭U 形管的排气阀,打开出水阀和进水阀(逆时针),关闭旁通阀(顺时针),启动水泵排除管道中的气体。
2、全开旁通阀、关闭出水阀,插上U 形管的排气出水管,松开U 形管水压计的止水夹,并旋松水压计的旋塞F 1,排除水压计中的气体。随后,关进水阀,开出水阀10,拔开U 形管上的排气出水管,使水压计的液面降至标尺零附近,即旋紧水压计上的排气塞F 1。水压计齐平即可开始做实验,否则需重调。
3、通过调节旁通阀或进水阀或出水阀来调节流量,使得U 形压差计产生压差,用直尺量出水柱(压差)的高度,并记录。每次调节流量时,均需稳定2-3分钟,测流时间不小于15秒;同时测流量(不得小于15秒)和水箱中水的温度。
层流段:应在水压计∆h ~20mmH 2O (冬季)]量程2O (夏季)[∆h ~30mmH 范围内,测记5-8组数据。
4、结束实验前,应全开旁通阀,关闭出水阀,检查水压计是否齐平,齐平则下一组可以直接进行测流实验,否则需先排气后方可进行。最后一组做完实验后,检查水压计是否齐平,齐平则关闭进水阀,切断电源。否则,表明压力计已进气,需重做实验。
表1 记录及计算表格
常数 K=π
2
gd 5/8L = cm 5/s 2
沿程水头损失实验
一、实验目的要求
1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律,绘制
lg h f ~lg v 曲线;
2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法;
3、将测得的R e ~ 关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置
本实验的装置如图7.1所示
图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图
1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 6.实验管道; 7.水银压差计;8.滑支测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管与旁通阀; 13.稳压筒。
根据压差测法不同,有两种方式测压差: 1、低压差时用水压差计量测;
2、高压差时用电子量测仪(简称电测仪)量测(但本仪器暂时不能测定高压) 。
本实验装置配备有: 1、自动水泵与稳压器
自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。
2
4
图7.2
1. 压力传感器; 2. 排气旋钮; 3. 连接管; 4. 主机
2、旁通管与旁通阀
由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动,为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。
3、稳压筒 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接由2只充水(不满顶)之密封立筒构成。
4、电测仪 由压力传感器和主机两部分组成 ,经由连通管将其接入测点(图7.2),压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 三、实验原理
L v 2由达西公式 h f =λ
d 2g
2gdh f 12gdh f π2h f
2
=(d /Q ) =K 2 (1) 得 λ=
L v 2L 4Q
25
K =πgd /8L
另由能量方程对水平等直径圆管可得
h f =(p 1-p 2) /γ (2) 压差可用压差计或电测。 四、实验方法与步骤
准备I 对照装置图和说明,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理;检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门;记录有关实验常数:工作管内径d (8mm )和实验管长L (85cm )。
准备II 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵,接通电源,全开旁通阀,打开进水阀,水泵自动开启供水。
准备III 调通量测系统。
1、夹紧水压计止水夹和关闭U 形管的排气阀,打开出水阀和进水阀(逆时针),关闭旁通阀(顺时针),启动水泵排除管道中的气体。
2、全开旁通阀、关闭出水阀,插上U 形管的排气出水管,松开U 形管水压计的止水夹,并旋松水压计的旋塞F 1,排除水压计中的气体。随后,关进水阀,开出水阀10,拔开U 形管上的排气出水管,使水压计的液面降至标尺零附近,即旋紧水压计上的排气塞F 1。水压计齐平即可开始做实验,否则需重调。
3、通过调节旁通阀或进水阀或出水阀来调节流量,使得U 形压差计产生压差,用直尺量出水柱(压差)的高度,并记录。每次调节流量时,均需稳定2-3分钟,测流时间不小于15秒;同时测流量(不得小于15秒)和水箱中水的温度。
层流段:应在水压计∆h ~20mmH 2O (冬季)]量程2O (夏季)[∆h ~30mmH 范围内,测记5-8组数据。
4、结束实验前,应全开旁通阀,关闭出水阀,检查水压计是否齐平,齐平则下一组可以直接进行测流实验,否则需先排气后方可进行。最后一组做完实验后,检查水压计是否齐平,齐平则关闭进水阀,切断电源。否则,表明压力计已进气,需重做实验。
表1 记录及计算表格
常数 K=π
2
gd 5/8L = cm 5/s 2