直管沿程水头损失的测定

2
流量 Q(cm3 s)
流速V (cm s) 雷诺数 Re = u.d
υ 水头损失 h f = h1 − h2 达西摩擦因子 λ
2、粗糙管沿程水头损失测定：
管子内径 d = 测点距离 L =
cm , 截面积 A =
____ cm2
cm ， 斜管比压计倾斜度 α = _______
水温 T = _______0C, 运动粘滞系数 υ = _________ cm s 2
z2
+
hf
因管径不变V1 = V2 ，管道水平 z1 = z2 ，方程简化为
1
hf
=
p1 ρg
− p2 ρg
说明通过测量始端与终端截面侧壁上测压孔的测压管水头差来确定沿程水头损失。
理论和实践均证明，沿程水头损失
hf
与管长
L
及平均流速水头
V2 2g
成正比，与管路直
径 d 成反比，称为达西公式
hf
=λ LV2 d 2g
3.9 直管沿程水头损失测定实验
一、实验目的 1. 掌握测量管道达西摩擦因子 λ 的方法。 2. 分析园管定常流动的水头损失规律，测定在各种情况下水头损失hf与平均流速u的关系，
λ随Re及相对粗糙度的变化规律，并与理论公式比较。 3. 了解本实验设备概貌及测试仪表的原理及方法。
二、实验装置
1. 进水阀; 2.调节阀; 3.试验管; 4.测试点; 5.测压管; 6.出水调节阀; 7.水堰流量计
测次
水堰高度 h(mm)
流量 Q(cm3 s)
流速V (cm s) 雷诺数 Re = u.d
υ 水头损失 h f = h1 − h2 达西摩擦因子 λ
六、实验要求：
1. 用双对数纸绘制 hf ~ V 的关系曲线并确定指数关系 m 的大小。 2. 用双对数纸绘制 λ ~ Re 的关系曲线并分析 λ 的变化规律。
湍流过渡粗糙区
hf
∝ V 1.75−2 ，
λ
=
f
⎛ ⎜⎝
Re,
ε d
⎞ ⎠⎟
(没有统一规律)
湍流完全粗糙区
hf ∝ V 2
λ=
1
⎛ ⎜⎝
2
lg
d 2ε
+
1.74
⎞2 ⎟⎠
式中 ε 为管壁粗糙度，雷诺数 Re = Vd （ν 为水的运动粘度）。 ν
四、实验注意事项： 1、实验时必须先开水泵，当高位水箱保持水位不变（即出现溢流）时才能进行试验。 2、检查比压计、流量计等初始位置是否正常，若有气泡或不正常状应先排除故障。 3、按顺序改变不同流量。每改变一次流量都需要等待几分钟，让水稳定后再测量。读流量
七、实验思考题： 1. 为什么水比压计中读数差就是沿程水头损失，试验管道安装成向下倾斜是否影响实验成
果？
2. 如果把水流改为气流进行实验能否得到同样的 hf ~ V 和 λ ~ Re 关系曲线？
3. 若工程上需要测定塑料管的 λ 值，应如何进行实验？
3
Fra Baidu bibliotek
式中 h f 为测量段沿程损失水头，V 为解面平均速度，等于流量除截面积，L 为测量段长度，
λ 为达西摩擦因子。
在不同流态下 h f 和V 的函数关系，及 λ 的常用计算公式如下
层流区 湍流光滑区
hf ∝ V hf ∝ V 1.75
λ = 64 Re
λ = 0.3164 Re0.25
( 4000 < Re < 105 )
本实验分别在不同直径、不同相对粗糙度的直管中进行。直管一端用进水阀与高位水 箱相连，另一端与出水阀相连。实验时，水泵将水从地下水库中泵入高位水箱，高位水箱靠 溢流管来维持水位的不变。实验用水从高位水箱流经进水阀流入试验直管后，从出水阀经三 角堰流回地下水库。
由于管道中流量和水头损失数值变化很大，因此采用不同的测量方法。如在流量较大时 采用水比压计测量水头损失，用三角堰测量流量。
与读测压计应步调一致。
五、实验数据记录 1、光滑管沿程水头损失测定：
管子内径 D = 测点距离 L =
cm , 截面积 A =
____ cm2
e
cm ， 斜管比压计倾斜度 α = _______
水温 T = _______0C, 运动粘度 υ = _________ cm s 2
测次
水堰高度 h(mm)
三、实验原理
理想流体流过管道时，在任意两截面上流体能量方程为：
p1 ρg
+
V12 2g
+
z1
=
p2 ρg
+
V22 2g
+
z2
实际流体流过管道时，由于粘性作用流体和管壁摩擦形成能量损失，即管路的沿程阻力损失， 用水头高度表示为hf。能量方程为：
p1 ρg
+
V12 2g
+
z1
=
p2 ρg
+
V22 2g
+