水力学实验指导书(4)

2019-03-22 16:31

1. 熟悉实验指示书。

2. 接通电源,开启水泵给水箱供水。

3. 到水箱里的水开始溢流后,轻轻打开尾阀,使管道通过小流量,再打开指示剂开关,使

颜色水流入管道。

4. 反复缓慢增大(或减小)流量,仔细观察层流和紊流现象。

5. 从大到小(或从小到大)缓慢调整流量,在临界流速时(即流态开始转换时),测定其

雷诺数。

6. 实验完毕后,先关闭指示剂开关,然后关闭水泵,拔掉电源。 实验记录表:(仅供参考) 管径d= cm 水温T= ℃ 测量水箱水平面积A= cm2

量测水箱 测时间T 流量Q 流速v 初高终高净高 体积 3次 (℃) (cm/s) (cm/s) 3H1(cm) H2(cm) △H(cm) (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 雷诺数 Re 状态 五、注意事项:

1. 调整流量时,一定要慢,且要单方向调整(即从大到小或从小到大),不能忽大忽小。 2. 指示剂开关的开度要适当,不要过大或过小。 3. 判断临界流速时,一定要准确。

4. 不要震动水箱、水管,以免干扰水流。 5. 实验时一定要注意用电安全。 六、思考题

1. 为什么调整流量时,一定要慢,且要单方向调整。 2. 要提高实验精度,应该注意哪些问题?

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实验七 管流沿程阻力实验

一、 实验目的:

1. 测定有压管流沿程水头损失及沿程阻力系数λ值。

n

2. 绘制lghf——lgv和lgRe——lgλ关系曲线,确定hf=Kv中的n值。 二、实验设备:

实验设备如图所示:实验装置由实验桌、供水系统、实验管道、流量量测水箱和回水管组成。其中在实验管道上开有两个测压孔,并安装有测压管,测压孔的距离为L。

水箱L尾阀溢流管量测水箱回水管水箱抽水机供水管三、实验原理:

列出1、2断面的能量方程:

2p1?v12p2?v2z1++= z2+++hf

?g2g?g2g由于管道直径不变,所以两断面流速水头相等,于是有:

hf=( z1+

p1p)-(z2+2)=Δh ?g?g即1、2两断面间的沿程水头损失等于两断面间的测压管水头差。

根据达西公式

v2Lhf=λ

2gd于是 λ=

2gd2gdhΔh f=v2Lv2L式中,λ—管道沿程阻力系数,d—实验管管径,hf——1、2两断面间的沿程水头损失,

L——1、2两断面间的距离,v—管中平均流速,g—重力加速度。

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用体积法测定管道通过的流量Q,由于管径已知,所以求得平均流速v。由此可以计算出沿程阻力系数λ。

水流在不同的流区及不同的流态下,其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。在层流状态下,沿程水头损失与断面平均流速成正比;在紊流状态下,沿程水头损失与断面的平均流速的1.75~2次方成正比。 四、实验步骤:

1. 认真阅读实验指示书,熟悉实验目的和要求。 2. 熟悉实验装置的结构。

3. 接通电源,开启水泵给水箱供水,打开尾阀。

4. 等到水开始溢流后,排除测压管中的气体。在关闭尾阀的条件下,检查两根测压管的液

位是否在同一平面上,从而判断气体是否排完。 5. 把尾阀开到最大,这时实验管道通过的流量最大,测压管的液位差最大(即压差最大)。水流稳定后,开始测量流量和压差,并记录。

6. 减小尾阀的开度,减小实验流量,压差的减小量控制在2cm左右(即压差比上次减小2cm). 水流稳定后,再开始测量水温、流量和压差,并记录。

7. 重复实验,每次压差下降要均匀,直到流量为0.检查数据无误后,关闭电源,结束实验.

数据记录表:(仅供参考) 管径d= cm 实验段长度L = 70 cm 水温T= ℃ 测量水箱面积S=145cm2

量测水箱 测次 初高H1终高H2 (cm) (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 净高 (cm) 时间 t(s) 流量Q (cm/s) 3流速v (cm/s) 测压管 h1(cm) h2(cm) λ Re 10 11 12 注:初高H1、终高H2是指测量水箱里的水位。

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测次 Loghf Logv 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 LogRe logλ

五、注意事项:

1. 实验操作时,动作一定要轻,不要用力过猛,以免损坏仪器。 2. 压差下降要均匀,便于绘制曲线,提高实验精度。 3. 水位波动时,读取时均值。

4. 整理资料时,一定要注意单位的统一。 5. 实验时一定要注意用电安全。 六、思考题:

1. 分析最大流量和最小流量的流态及流区。 2. 为什么调整流量时,压差下降要均匀。 3. 绘制loghf-logv和logRe-logλ曲线。

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实验八 管流局部阻力实验

一、实验目的:

1. 测定圆管突然扩大的局部水头损失,掌握管流局部水头损失的测定方法。 2. 验证圆管突然扩大、突然缩小局部水头损失的理论公式。 3. 绘制测压管水头曲线。 二、实验设备:

测压管水箱尾阀2211溢流管量测水箱回水管水箱抽水机供水管

实验装置由实验桌、供水系统、实验管道、测压管、流量量测水箱和回水系统等组成。其中实验管道由细管到粗管的突然扩大部分、粗管到细管的突然缩小部分和弯道部分组成。 三、实验原理:

在实际管流中,由于管径的变化或结构局部的突变,使流动结构从新调整,并产生旋涡,使能量产生损失。如管道直径的突然扩大或缩小、急弯、岔口等情况。 由能量方程可知,管流突然扩大的局部水头损失即是图中1——1断面到2——2断面的水头损失,

2p1?1v12p2?2v2 hj实=( z 1+ +)-(z2++)

?g?g2g2g

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