水箱液面标尺值?0? cm，管道轴线高程?? cm 2．整理记录计算表
表6.1 记录表
测管读数(cm) 次序 水量 测量时间 (s) h1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 h2 h3 h4 (cm3)
六、实验分析与讨论
1．本实验中，影响文丘里管流量系数大小因素有哪些？哪个因素最敏感？对d2?0.7cm的管道而言，若因加工精度影响，误将(d2?0.01)cm值取代上述d2值时，本实验在最大流量下的?值将变为多少？
2．为什么计算流量Q?与实际流量Q不相等？
☆3．试应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。
4．文氏管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6~7mH2O。工程中应用文氏管时，应检验其最大真空度是否在允许范围内。据你的实验成果，分析本实验流量计喉颈最大真空值为多少？
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实验七 沿程水头损失实验
一、实验目的要求?
1．加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制lgv~lghf曲线； 2．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法； 3．将测得的Re~?关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置
本实验的装置如图7.1所示。
图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图
1.自循环高压恒定全自动供水器 2.实验台 3. 回水管 4.水压差计 5.测压计 6. 实验管道 7.电子量测仪 8.滑动测量尺 9.测压点 10.实验流量调节阀 11.供水管及供水阀 12.旁通管及旁通阀 13.调压筒
根据压差测法不同，有两种型式：
型式Ⅰ 压差计测压差。低压差用水压差计量测；高压差用水银多管式压差计量测。 型式Ⅱ 电子量测仪测压差。低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪（简称电测法）量测。与型式Ⅰ比较，该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪所取代。装置见图如7.1所示。
本实验装置配备有： 1．自动水泵和稳压器
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自循环高压恒定安全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后在送向实验管道。
2．旁通管与旁通阀
由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动，为了避免这种情况出现，供水器设有与蓄水箱直通的旁通阀（图中未标出），通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流器至蓄水箱的开关，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减小（分流量减小）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。
3．稳压器
为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接有2只冲水（不满顶）之密封立筒构成。 4．电测仪
有压力传感器和主机两部分组成，经由连通管将其接入测点。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。
三、实验原理
由达西公式
Lv2hf?λ
d2g
得
2gdhf12gdhf?d22hfλ??()?K 22LvL4QQ （7.1）
π2gd5K?
8L另由能量方程对水平等直径圆管可得
hf?(p1?p2)
? （7.2）
压差可用压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系：
hf?p1?p2?w?(?m?1)(h2?h1?h4?h3)?12.6?hm ?w
（7.3）
?hm?h2?h1?h4?h3
式中，γm、γw分别为水银和水的容重；?hm为汞柱总差 。
四、实验方法与步骤
准备Ⅰ 对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门；记录有关实验常数：工作管内径d和实验管长L（标志于蓄水箱）。
准备Ⅱ 启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵，接通电源，全开阀12，打开供水阀11，水泵自动开启供水。
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准备Ⅲ 调通量测系统。
1．夹紧水压计止水夹，打开出水阀10和进水阀11（逆钟向），关闭旁通阀12（顺钟向），启动水泵排除管道中的气体。
2．全开阀12，关闭阀10，松开水压计止水夹，并旋松水压计之旋塞F1，排除水压计中的气体。随后，关阀11，开阀10，使水压计的液面降至标尺零指示附近，即旋紧F1。再次开启阀11并立即关闭阀10，稍候片刻检查水压计是否齐平，如不平则需重调。
3．水压计齐平时，则可旋开电测仪排气旋扭，对电测仪的连接水管通水、排气，并将电测仪调至“000”显示。
4．实验装置通水排气后，即可进行实验测量。在阀12、阀11全开的前提下，逐次开大出水阀10，每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；测流时间不小于8~10秒；测流量的同时，需测记水压计(或电测仪）、温度计（温度表应挂在水箱中）等读数：
层流段：应在水压计△h~20mmH2O（夏季）［△h~30mmH2O（冬季）］量程范围内，测记3~5组数据。
紊流段：夹紧水压计止水夹，开大流量，用电测仪记录hf值，每次增量可按△h～100cmＨ2Ｏ递加，直至测出最大的hf值。阀的操作次序是当阀11、阀10开至最大后，逐渐关阀12，直至hf显示最大值。
5．结束实验前，应全开阀12，关闭阀10，检查水压计与电测仪是否指示为零，若均为零，则关闭阀11，切断电源。否则，表明压力计已进气，需重做实验。
五、实验成果及要求 1．记录有关常数。
圆管直径d? cm， 量测段长度L? 85 cm 2．记录及计算（见表7.1） 3．绘图分析
绘制lgv~lghf曲线，并确定指数关系值m的大小。在厘米纸上以lgv为横坐标，以lghf为纵坐标，点绘所测的lgv~lghf关系曲线，根据具体情况连成一段或几段直线。求厘米纸上直线的斜率
m?lghf2?lghf1lgv2?lgv1
将从图上求得的m值与已知各流区的m值（即层流m?1，光滑管流区m?1.75，粗糙管紊流区m?2.0，紊流过渡区1.75?m?2.0）进行比较，确定流区。
六、实验分析与讨论
1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？实验管道安装成向下倾斜是否影响实验成果？ 2．据实测m值判别本实验的流区。
3．实际工程中钢管中的流动，大多为光滑紊流或紊流过渡区，而水电站泄洪洞的流动，大多为紊流阻力平方区，其原因何在？
4．管道的当量粗糙度如何测得？
☆5．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。
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表7.1 数据记录表
比压计、电测仪读数(cm) 次序 体积(cm3) 时间(s) 水温(℃) h1 h2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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