热工基础实验指导书-流体力学实验(2)

2019-08-31 14:41

即可测出三种能量沿程变化的实际情况。

测压管中水位显示的是位能和压能之和,即能量方程中之前两项:Z?p,即静压;测速rp?2管中水位显示的是位能、压能、动能之和,即能量方程中三项之和:Z??,为全压。

r2g全开阀门,观察总压沿着水流方向的下降情况,说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的,改变给水阀门的开度,同时计量不同阀门开度下流量和相应的测压管液柱高度进行记录和计算。

实验在流体流动平稳的情况下,进行测压和流量的计量。在不同的流量工况下进行测试,将测试的数据填入表中。

伯努利实验管工况点实验数据记录

实验管内径d1= m, 实验管内径d2= m, 实验管内径d3= m 序号 1 全压 1 2 3 4 5 6 静压 2 全压 静压 3 全压 静压 4 全压 静压 5 全压 静压 体积 3时(s) 流量 3(cm) 间 (cm/s) 4、测量管内轴心处流体速度

能量方程实验管上的每一组测压管都相当于一个皮托管,可测得管内任意一点的流体点速度,本实验台已将测压管开口位置设在能量方程实验管的轴心,故所测得动压为轴心处的,即最大速度。

皮托管求点速度公式: VP?求平均流速公式:V?2g?h (5-4)

Q (5-5) A根据以上公式计算某一工况各测点处的轴心速度和平均流速添入表格,可验证出连续性方程。对于不可压缩流体稳定的流动,当流量一定时,管径粗的地方流速小,细的地方流速大。

将实验结果记录于表5-1。 表5-2 各测点处的参数记录

项目 1 序号 2 3 4 点速度Vp(m/s) 平均速度V(m/s) 管内径(mm) 附表1

. 标准大气下水的物理性质

温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 密度?/kg·m -3运动粘度?×10/ m·s -62-1999.8 1000.0 999.7 999.1 998.2 997.0 995.7 992.2 988.0 983.2 977.8 971.8 955.3

1.785 1.579 1.306 1.139 1.003 0.893 0.800 0.658 0.553 0.474 0.413 0.364 0.326 实验6 孔口与管嘴流量系数实验

一、实验目的

1、观察典型孔口和管嘴自由出流的水力现象与圆柱管嘴的局部真空现象。

2、测定孔口、管嘴出流的各项系数:出流断面收缩系数?,流量系数?,流速系数?和阻力系数?。

二、实验设备及要求

本实验主要使用设备为:KGZ-1孔口管嘴实验仪。

实验台由稳压水箱、计量水箱、供水箱、水泵等组成。在实验设备的稳压水箱前侧壁上设置有两种形状的孔口以及圆柱管嘴与圆锥管嘴,箱内有溢流板以保持水头恒定,孔口和管嘴上安装门盖以控制出流。 三、实验原理

1、孔口出流原理

如图一所示,对d/H?0.1的小孔口,当为完全收缩时,由于水流惯性作用,在离孔口约d/2的C—C断面处,水流断面收缩到最小,该收缩断面Ac与孔口断面积A的关系为Ac??A。?称为收缩系数。

对水面1-1,收缩断面C-C列能量方程式为:

2pc?cvcvcp1?1v1 H0? (6-1) ??????g2g?g2g2g22V可(6-1)得:H0?(1??c)c (6-2)

2g由(6-2)可得

Vc?211??c2gH0 (6-3)

令??1 则 Vc??2gH0 (6-4) 1??c式中:Vc——孔口出流断面上的流速(m/s)。

? ——孔口流速系数,根据实测,由于?c=0.06,所以

??11??0.97 1??c1?0.06H0—— 孔口的作用水头(m)

孔口的出流量:Q?AV,由于Ac??A,即有 cc?Ac?2gH0Q??A?2gH0 (6-4)

设????, 则有:

Q??A2gH0 (6-5)

式中:Q——孔口出流的流量。

?——孔口的流量系数。

将以上各式进行反推,可得孔口出流的各项系数 流量系数:??Q

A2gH0Ac A收缩系数:??流速系数:??阻力系数:??? ?1?2?1

因此,测出Q、H、A、Ac。即可求出各项系数。 2、管嘴出流原理

如图二所示,当器壁较厚或孔口上加接短管并且器壁厚度或管长相当于孔口直径的3~4倍时,则称作管嘴,也叫做厚壁孔口。这种出流现象称作管嘴出流。管嘴出流的特点是,水股先在管内收形成真空,而后再逐渐扩张以至充满整个管嘴而流出。它的局部损失,主要是管嘴入口处的局部阻力损失和水股收缩断面扩大的局部阻力损失,沿程损失忽略不计。

管嘴出流各项系数计算公式与孔口出流的型式完全一样。但由于管嘴出口断面没有变化,即

??1,???。管嘴出流各项系数计算公式如下:

管嘴流量系数:??Q

A2gH0管嘴收缩系数:??1 管嘴流速系数:??管嘴阻力系数:????? ?1?2?1

四、实验内容与步骤

一、记录实验仪器尺寸参数

熟悉仪器,记录孔口直径d孔口 、管嘴直径d管嘴 和水头H。在圆柱形管嘴收缩断面处设测压管以观察真空现象并测量真空值。出水水股由卡钳测量。在标尺上可读出水箱水位,孔口管嘴的位置高程,及圆柱管嘴的真空度。流量测量采用体积法,由计量水箱计量。秒表自备。

二、孔口与管嘴出流的流量测量

1、启动水泵,并调节供水阀门使水箱有微量溢流,使液面保持恒定不变,分别打开各孔口管嘴的前盖进行实验。

2、观察各种薄壁孔口出流水股的收缩现象,测量出流收缩断面尺寸,计算收缩断面面积,测量孔口收缩管嘴的作用水头,一般应测3~5次,并取其平均值。

3、根据泄流槽上的刻度读出孔口与管嘴出流的流量,将实验结果记录入表6-1中。 4、根据实测数据,计算各项系数,分析讨论实验结果。 表6-1 实验结果记录表

仪器常数:孔口直径d孔口= cm; 水头H = cm; 管嘴直径d管嘴 = cm 分布类别 3孔口圆形 孔口矩形 管嘴直管嘴 管嘴锥管嘴 平均流量(cm/s) 面积A(cm) 3 收缩直径dc(cm) 收缩断面Ac(cm) 真空度 收缩系数? 流量系数? 3 流速系数:?


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