一、实验目的
1．加深了解圆管层流和紊流的沿程阻力损失变化的规律，绘制～曲线。
2．掌握管道沿程阻力系数的测定和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法。 3．将测得的～关系值与莫迪图对比，进一步提高实验成果分析能力。
二、实验装置
沿程阻力损失实验装置如下图所示。
自循环沿程阻力损失实验装置图
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
5．测压计 6．实验管道 7．电测仪 8．滑动测量尺 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 1．实验装置配备
● 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。压力超高时自动停机，过低时自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成压力波动等影响，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。 ● 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，从而造成压力的波动。
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。
● 电测仪
压差电子量测仪原理图
1．连通管 2．压力传感器 3．排气旋钮 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(如下图所示图)。压差读数(以厘米水柱为单位)通过电测仪显示。
● 稳压筒
为简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由两只充水(不满顶)之密封立筒。
2．压差测量方法
管道沿程阻力分别由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；而高压差用电子量测仪(电测仪)量测。
三、实验原理
管道沿程阻力由达西公式
得
对于水平等直径圆管可得
由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪(电测仪)量测。
四、实验方法与步骤
1．实验准备
●检查实验装置，连接好实验设备。
●开启所有阀门，包括进水阀、旁通阀、流量调节阀。
●打开水泵防尘罩，接通电源。
●排气。
测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕，打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀，（所有阀门都打开，）水柱自动
降落，至正常水位拧紧放气阀即可。
传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续出水，关闭排气阀，排气完成。
●关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，如果不平，出原因并排除；如果齐平，实验准备完成，开始实验。
2．层流实验
●全开进水阀、旁通阀、微开流量调节阀，当实验管道两点压差小于2cm(夏天)～3cm（冬天）时，管道内呈层流状态，待压力稳定，用体积法测定流量，同时测量水温、测压管内压差。
●改变流量3～4次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝0.5～0.8cm，逐次增加＝0.3～0.5cm。
3．紊流实验
●关闭流量调节阀，将电测仪读数（即管道两测点压差）调零。
●夹紧测压架两端夹子，防止水流经测压架。
●全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量稳定之后，用重量法测定流量，同时测量水温、记录电测仪读数（即两测点压差）。
●改变流量5～6次，重复上述步骤。其中第一次实验压差＝50～100cm，逐次增加＝100～150cm，直至流量最大。
4．实验完成，打开所有阀门，关闭电源。
五、实验成果及要求
1．有关常数 求学商城实验台号No. _______
圆管直径_______ 测量段长度
常数=
2．实验记录及计算表
次 序 | 体积 V cm3 | 时 间 t s | 流量 Q cm3/s | 流速 cm/s | 水 温 ˚C | 粘度 cm2/s | 雷 诺 数 Re | 压差cm | 沿程 阻力 安阳工学院学报cm | 沿程 阻力 系数 | Re<2320 |
h1 | h2 |
1 | | | | | | | | | | | | |
2 | | | | | | | | | | | | |
3 | | | | | | | | | | | | |
4 | | | | | | | avcool | | | | | |
5 | | | | | | | | | | | | |
阻尼线6 | | | | | | | | | | | |
7 | | | | | | | | | | | |
8 | | | | | | | | | | | |
9 | | | | | | | | | | | |
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3．绘图分析
根据实验数据成果分别绘制～曲线，并确定指数关系值的大小。在厘米纸
上以为横坐标，以为纵坐标，点绘所测的～关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线，求厘米纸上直线的斜率。
将从图上求得的值与已知各流区的值(即层流，光滑管流区，紊流过渡区1.75<<2.0，粗糙管紊流区)进行比较，确定流区。
六、实验分析与讨论
1．本实验中，沿程阻力损失就是压差计的压差，如果管道有一定的倾角，压差计的压差是否还是沿程阻力损失？为什么？
2．根据实测值判断本实验的流区。
3．管道的当量粗糙度如何测得？
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