实验三圆管道沿程水头损失实验一、实验目的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并绘制曲线；vhflglg−2.掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气-水压差计及电测仪测量压差的方法；3.将测得Re~λ关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。二、实验装置本实验的装置如图1所示图1实验装置1.循环高压恒定全自动供水器；2.实验装置本体；3.回水管；4.水压差计；5.测压计；6.实验管道；7.电子测量仪；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.稳压筒根据压差测量方法不同，有两种形式：形式Ⅰ压差计测压差。低压差用水压差计测量；高压差用水银多管式压差计测量。形式Ⅱ电子测量仪测压差。低压差扔用水压差计测量；而高压差用电子测量仪（简称电测仪）测量。本实验装置配备有：1.自动控制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试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，经稳压后再送向试验管道。2.旁通管与旁通阀由于本实验装置所采用水泵的特性，在供水是有可能时开时停，从而造成水压力的较大波动。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。实验上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。3.稳压筒问了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）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。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。三、实验原理在流体力的研究中，由于流体运动的复杂性，许多情况下采用严格的数学分析，还不能完全解决问题，因此需要广泛采用半经验的理论和实验研究方法。流体沿内径均匀的管道流动时，产生的沿程损失hf,就是一个与管长L、管壁粗糙度ε、流体的平均流速V、密度ρ、运动黏度v及稳态有关的复杂问题。由达西-魏斯巴赫（darcy-Weibach）公式：gVdldfhf2][Re,2ε=令：][Re,dfελ=则：gVdlhf22λ=222]/4[212vfvffqhKqdLgdhVLgdh===πλlgdK8/52π=式中：λ——沿程阻力系数；qv——圆管道通过流体流量；Re——雷诺数；K——计算常数；对等直径圆管在实验管道两个测点处取1-1截面和2-2两截面，取其管轴为中心基准面，可列出两截面的能量方程：pgPPhf/)(21−=式中：（P1~P2）/pg为1-1截面和2-2两截面两测压管压差，以水柱高度来表示，可用压差计或电测仪测量。四、实验前的准备工作准备Ⅰ1.对照装置图和说明，熟悉各组成部件的名称、作用、工作原理；2.检查该水箱水位是否达到要求及旁通阀是否已关闭，否则予以补水并关闭阀门；3.记录有关实验常数即工作管内径d和实验管长L（标志于蓄水箱）。准备Ⅱ1.打开电机-水泵防尘罩，接通电源，启动水泵，反复开关旁通阀，直至观察胶管无气泡为止。打开旁通阀，关闭流量调节阀，经过4~6分钟检查测液架水柱液面是否水平，水柱液面不平则观察胶管是否有气泡，若无气泡则调整测液架，使水柱液面水平。2.关闭流量调节阀，打开传感器排气阀，观察有水流出，至胶管内无气泡为止，拧紧排气阀，排气完毕。调整压力传感器至显示值为“000”为止。3.测压架水煮过高，需打开旁通阀、流量调节阀、进水阀、测压架两侧开关和测压架顶端排气阀，液面自然下降，当降至测量范围内，关闭补气阀，关闭流量调节阀。五、实验步骤1.全开旁通阀、进水阀2.逐次开大流量调节阀，每次调节流量时，均需稳定6~8分钟，流量愈小，稳定时间愈长。稳定时间不小于3~5分钟。测量流量的同时，需测量并记录水压计（或电测仪）、温度计（温度表应挂在水箱中）等读数。3.层流段：微开流量调节阀，确保雷诺数小于2320，一般水压计应△h~20mmH2O（夏季）[△h~25mmH2O（冬季）]水柱范围内，改变流量3~5次，分别测量流量、时间、体积、温度及压差。4.紊流段：夹紧并关闭水压计两...
