直管阻力系数测定

实验一直管阻力系数的测定

、实验目的

测定水在不同流速下流过圆形直管时的摩擦阻力，并标绘直管摩擦阻力系数λ与雷诺准数R e 之间的关系曲线。

二、基本原理

由于流体具有粘性，在管道内流动时产生流动摩擦阻力，这种阻力一般用压头损失h f或压强差ΔP f表示。在实验设备上取一段直管，两端分别与U 型压差计相连，直管段的压头损失h f即可由U型管压差计测得。

流体流过直管的摩擦阻力系数λ可按范宁公式计算：

P f L u 2

h

f

g d 2 g

式中：h f ──直管摩擦阻力，m；

ΔP f ──压强降，Pa；

ρ──水的密度，kg/m3；

g──重力加速度，m/s2；

λ──摩擦阻力系数；

L──直管长度，m；

d──直管内径，m；

u──水在管内的流速，m/s。

三、实验装臵

实验装臵流程如附图所示，以水为工作介质，水自水槽经离心泵送入管道，所用管道为D g40聚丙烯塑料管（内径36.9mm，测量间隔段长2m）和D g6铜管（内径6mm，测量隔断长 1.8m）。D g40 管测取湍流状态下的数据，水流量由计量槽计量，管道阻力压降用倒臵的U型管压差计测量。D g6 管测取滞流状态下的数据，水流量用玻璃量筒计量，管道阻力用静压指示计测量。

四、实验步骤

首先熟悉实验设备、流程、仪表使用方法，在此基础上按以下步骤进行实验。

⒈用手搬动离心泵联轴器，泵轴必须转动灵活；

⒉关闭阀1、3、4、5、6，打开阀2，合上电源电闸（闸刀要按到底！），然后按电器盒上绿色按钮，启动水泵给水；

⒊缓慢打开阀1，片刻后计量槽上方管道出口处有水流出，观察D g40 管的倒臵U型管压差计，（阀 1 未打开前两指示水柱应等高，否则关阀1检查原因，排

除压力引线内的气泡），把水流量调到最大，此时即可开始测取数据，先测

D g40

管数据，在计量槽用秒表计量水流量（液面标尺单位换算值为0.31l/mm ）同时记取倒臵U型管的压差，用阀 1 调节水流量，从大到小共测取10个左右流量下的数据。

⒋测取D g6 管数据，首先记录下两静压指示计水柱起始点数值，然后打开阀3和阀6，用阀6 调节流量，视右侧静压指示计水柱达到某一位臵，开始测取数据。用玻璃量筒在管道出口处计量水流量，同时记下两静压指示计水柱高度，共测取5～6 个流量点的数据（在小流量范围测取，以保证管内为滞流状

态）。

⒌实验进行中测取一次水温。

五、实验结果

⒈将实验数据记入表1，计算数据记入表2，在双对数坐标纸上标绘λ～R e 关系曲线。

⒉按附录 4 要求编写实验报告。

表 1 实验原始记录

Dg40管：ｔ= ℃

Dg6管：

表 2

Dg6

六、实验过程中应注意的问题

⒈启动泵前应首先盘泵、关出口阀；

⒉测D g40 管湍流应从最大流量开始测起，倒臵U 型管压差计两管高度差不小于50mm2HO，测量点分布应注意按对数坐标分布；

⒊测D g6 管滞流时应从最小流量（管出口处水流连续即可）开始测起，单管压差计两管水柱高度差不大于55mm2HO，测量点分布应注意按对数坐标分布；

⒋倒臵U 型管压差计应首先校平，单管压差计在测量前应记录两管初始高度；

⒌计量槽的初始刻度并非从零开始；

⒍每次测量的水的体积应尽量大一些，以减小系统误差。

实验二流量计校核实验

一、实验目的

⒈了解孔板流量计和文丘里管流量计的构造及校核、使用方法；

⒉测定两种流量计的流量系数，并标绘流量换算曲线；

⒊比较两种流量计的永久压力损失。

二、基本原理

孔板及文丘里管流量计都是利用流体流经一管道缩径，形成流动缩脉，引起

流体静压力变化，将此变化用压差计显示出来用意反映流体的流量

式中： V S ——体积流量， m 2/s ；

C o 、C V ——孔板及文丘里管流量系数；

S o 、 S V ——孔板锐孔及文丘里管喉径横截面积， m 2； g ——重力加速度， m/s 2；

ΔR —— U 型管压差值， m ； 3

ρ o 、ρ——汞及水的密度， kg/m 3。

孔板及文丘里管流量计都具有缩径， 由于流体的突然收缩和扩大， 形成涡流， 从而都会造成永久性压力损失， 这种损失可以通过实验测定。 两种流量计的永久 压力损失常以其永久压降与流量计的缩径压降比值来表示，即：

R

'

H 永 100 %

永

R

从实验测定可知孔板流量计的永久压力损失远比文丘里管为大。

三、实验装臵

根据柏努利方程，孔板及文丘里管流量计计算流量的公式分别为：

V s C o S o 孔板：

V s C V 文氏管： 2g R ( o )

S Vo

2g R ( o )

流程如附图所示，孔板及文丘里管两种流量计安装在同一条φ 34×3 不锈钢管路上，气相缩径均为14mm，孔板取压方式采用角接法；永久压降取压位臵：

孔板为计前1d、计后6d 处；文丘里管为计前、计后均为1d 处。水由水池经离心泵送入管路，经文丘里管、孔板两流量计后流入计量槽，然后返回水池。

除文丘里管永久压降用倒臵U 型管测量外，其他均用以水银为指示液的正臵

U型管压差计。计量槽液面标尺水量换算值为0.149l/mm

四、实验步骤

首先熟悉实验设备、流程，搞清各个阀门和压差计的用途，在此基础上按以下步骤进行实验。

⒈打开阀①或阀②向泵内注水至满，关闭阀①、②启动泵；

⒉水泵启动后打开阀②，旁路出口如有水流出说明能运转正常，否则停泵从新注水启动；

⒊打开阀①、③使管路流水，检查各个压差计测压引线，如有气泡设法排除。

管壁阀①检查各压差计两指示液柱是否等高，一切正常后，全开阀①、关小阀② 使流量达到最大值（可以文丘里管永久压降最大为准）；

⒋调节阀①，从大到小测取10～14 个流量点（为何？各值应如何分配？），