局部阻力系数-实验报告

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局部阻力系数实验台-实验报告

XXX

XXX 年XX 月XX 日

（一）实验目的

⒈学会用实验方法测定突扩、突缩局部管件在流体流经管路时的局部阻力系数。

2、测定管道局部水头损失系数，将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较。

3、掌握用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。

（二）实验原理

局部阻力系数测定实验的主要部件为局部阻力实验管路，它由细管和粗管组成一个突扩和突缩组件。在阻力组件的两侧一定间距的断面上设有测压点，由测压点与测压板上相应的测压管相连接。当流体流经实验管路时，就可以测出各测压点所在截面上测压管水柱高及前后截面的水柱高差h ∆；通过设置在实验台上的计量水箱，对实验管中的流体进行单位时间内的体积流量测定，可得到流体的平均流速，由此计算局部管件的局部阻力系数ζ。

1、突然扩大：（理论上）

2

21122

12

(1)

2(1)j A V h A g

A A ζ=-=-

测定时采用三点法计算，由于水柱高差w h h ∆=中既存在局部阻力j h ，又含有沿程阻力f h ，所以可通过设置在突扩前后各测点读取数值后，经流长比例换算后，可得出j w f h h h =-。计算ζ：

2

1/2j V h g

ζ=

2、突然收缩：

经验值：2

1

0.5(1)A A ζ=-

缩，实验用四点法计算，同样，在读得突缩管段的水头损失后，按流长比例换算，分别将两端沿程损失除去，由此得：

2/

2j V h g

ζ=缩缩缩

（三）实验操作

1、启动水泵，然后慢慢打开出水阀门，使水流经过实验管路。在此过程中，观察和检查管路系统和测压管及其软管中有无气泡存在，应利用有效措施将系统中存在的气体排尽。

2、配合调节进水阀门和出水阀门，使各组压差达到测压管可测量的最大高度。在水流稳定时，测读各测压管的液柱高和前后的压差值。并在此工况下测定流量。

3、调节出水阀门，适当减小流量，测读在新的工况下的实验结果。 如此，可做3～5个实验点。（注意：各实验点的压差值不宜太接近）。

（四）实验报告

实验中各测量点的位置如下图所示：

其中水流方向从左到右，各测量点的距离为：

1,22,33,44,,55,6=12cm =24cm =12cm =6cm B B l l l l l l ==，，，

右端h6流出的水进入盛水箱的面积为21518.2273S cm =⨯=，盛水时间t 从5cm

处开始计时，到20cm 出停止计时，15h cm ∆=，因此流量为S h

Q t

⨯∆=。 管的横截面积为：

24211/4 1.53910S D m π-==⨯，2

4222/4 4.90910S D m π-==⨯，

计算流速为：1212

,Q Q V V S S =

= 1. 实验所得测试结果及实验装置的必要技术数据记入附表1中。

附表1

2. 计算出前后截面的水柱高度差值及相应工况的流量；各局部阻力组件的阻力

水头损失和局部阻力系数ζ填入附表2中。

计算过程与分析

突扩局部阻力系数 选取点：h 1，h 2，h 3

1.21,21,21,21,22,32,3

2,3

2,3

f j f f h h h l l h h h l l =∆∆+∆=

∆=

∆

1,22,31.22,3 1.22,3

2

j l h h h h h l ∆⇒=∆∆-

=∆-

2

1/2j V h g

ζ⇒=

由实验数据计算出的突扩局部阻力系数填在上表中，数值范围在 5.89~6.33

之间，与理论值2

12

1)0.4711S S ζ=

-=（有较大差别；这可能与管内各处流速不相等有关。

突缩局部阻力系数 选取点：h 3，h 4，h 5，h 6

4,4,4,3,43,43,4

3,43,4,5,5,55,65,65,6

5,6

5,6

12B B f B f B B fB f l l h h h h l l l l h h h h l l ∆=∆=∆=∆∆=

∆=

∆=∆

4,54,,5f B fB j h h h h ∆=∆+∆+

4,54,,54,53,45,61

||||||2

j f B fB h h h h h h h ⇒=∆-∆-∆=∆-∆-∆

22

1/||/

22j j V V h h g g

ζ=⇒=缩

缩

缩（1V 为在细管道的流速） 由实验数据计算出的突缩局部阻力系数填在上表中，数值范围在 1.14~1.21

之间，约为突扩局部阻力系数测量值的2倍，且大于1，似乎不太合理。测量得到的突缩阻力系数也远远大于经验值为2

1

0.5(1)0.3432A A ζ=-

=缩。这可能与粗管到细管连接处有大量微小气泡附在粗管内上表面有关，气泡使阻力大大增强；另外也可能是粗管到细管的连接比较粗糙有关。