管路沿程阻力测定
实验目的
1、测定流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。
2、测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re 的关系。
3、测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。
4、学会压差计和流量计的使用。
二、实验原理
流体在管路中流动时，引起的压强损失包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1、沿程阻力
液体稳定流动时，阻力损失表现为压强损耗：
12f
p p h -=ρ
为减少工作量，扩大实验结果的应用范围，采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。 影响阻力损失的因素：
a 、流体的性质：ρ，μ；
b 、管路的几何尺寸：d , l ,ε；
c 、流动条件： u.
经因次分析后，
2·
2==f P l u h d Δλρ 雷诺数Re 定义是：
层流时：λ=64/ Re ; 湍流时：λ与Re 和ξ/d 有关。须由实验确定。 2、局部阻力 ⑴当量长度法
2·2
e f l l u h d ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝
⎭
+=∑∑λ
⑵阻力系数法
流体流经某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数p h 表示：
2·2
p u h =ζ
式中：u----小截面管中的平均流速（m/s ） ζ----局部阻力系数，无因次
由伯努利方程：
2
/4s u V d =π（m/s ）
s V ---平均流量(3m /s)
三、实验装置与流程
1、本实验装置及设备主要参数。
被测原件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=¾。
⑴测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m3
/ h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为Ⅱ的仪表常数为655.30（次/升），
MMD智能流量仪）。
⑵循环水泵。
⑶循环水箱。
⑷DZ15-40型自动开关。
2
14
1..水箱
2.控制阀
3. 放空阀
4. U形压差计
5.平衡阀
6.放空阀
7.排液阀
8.数显温度表
9.泵10.涡轮流量计
11.取压计12 U形压差计13. 闸阀14.取压孔
四、实验操作步骤及注意事项
1.水箱充水至80%。
2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。
3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。
4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，关闭阀2，后启动）。
5.排气：①管路排气；②测压管排气；③关闭平衡阀，缓旋旋动压差计上放气阀排除压差
计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走）排气完毕。
6.读取压差计零位读书。
7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8~10个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。
8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差△p1 （或△p2）。
9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。
五、实验数据
实验装置号：Ⅱ，被测管长：2.0m ，被测管径：0.021m
六、数据处理
计算过程（以序号１为例）：
447/Re g a a
ρρ
ρρλρπρμ-322
4-4
11221244⨯644⨯10/605.30==3.0,∙3.14⨯0.021
0.021⨯3.07⨯995.7=
=8.03⨯10,8⨯10∆=()=0.332⨯(13600995.7)⨯9.81=4.43⨯10∆=()=0.099⨯(13600995.7)⨯9.81=1.32⨯102∆2====Vs m s d P R P R g P P d P lu u du 指水
指水－－－－4499.1ζρ2222⨯0.021⨯4.43⨯10=0.0995.7⨯2.0⨯3.072∆2⨯1.32⨯10===28995.7⨯3.07
P u
七、结果分析与讨论
1.用双对数坐标纸关联一定ε/d 下，λ和Re 的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。
答: 一定ε/d 下，λ和Re 的关系见下图：
以λ=0.099为例：
22
/λζ22=+=∙∙+∙22
2.03.073.07=0.099⨯⨯+2.81⨯
0.02122
=44.43+13.24=57.67∑f f p l u u
h h h d J kg
2、根据所得到的λ和Re 的关系，验证伯拉休斯公式。
答：柏拉修斯公式：
0.25
0.3164Re
=λ ，当Re=4
8.03⨯10时，
λ=0.019，即在此条件下柏拉修斯公式不成立。
3、为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？
答：因为在测量时设备和测压管中的空气会导致U 型管中液面发生变化，即读数不准确。
排尽空气的办法：先打开平衡阀，关闭其它阀，然后打开管路阀门，将里面的空气全部排尽后关上阀门。先打开测压管进压管阀门，等到玻璃小球内无气泡便关闭阀门，再打开排出压管阀门至小玻璃小球内无气泡后关闭。然后打开平衡阀，观察测压管液面的变化情况，若U 型管两边读数相同则空气已排尽。
4、在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？
答：必须关闭系统的出口阀，因为这样才能通过U 形压差计的液面是否变化判断系统的排气是否完全。
5、U 形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？
答：作用是：平衡U 形压差计两边的气压；实验开始之前关闭，在启动离心泵之前打开，测压管排完气后关闭，实验结束后再打开。
6、为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行标绘？
答：因为变量λ和Re 的最大值最小值相差很大，用普通作图方法会使图形失真而观察不出λ与Re 之间的关系，而采用双对数法作图可使图形不致失真，可以更好的反应λ与Re 之间的关系。
