【正文】 60。 （6）式中；d 一圓形直管的管徑，m； l一圓形直管的長(zhǎng)度，m； λ一摩擦因數(shù)，量綱為1。大量實(shí)驗(yàn)研究表明：摩擦系數(shù)λ又與流體的密度ρ和粘度μ ，管徑d、流速u和管壁粗糙度ε有關(guān)。應(yīng)用量綱分析的方法，可以得出摩擦因數(shù)與雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度ε／d存在函數(shù)關(guān)系，即 （7） 通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得λ和Re數(shù)據(jù)，可以在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實(shí)驗(yàn)曲線。當(dāng)Re＜2000時(shí)，摩擦系數(shù)λ與管壁粗糙度ε無關(guān)。當(dāng)流體在直管中呈湍流時(shí)，λ不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，而且與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)。當(dāng)流體流過管路系統(tǒng)時(shí)，因遇各種管件、閥門和測(cè)量?jī)x表等而產(chǎn)生局部阻力，所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系式： （8）或 （9） 式中：u一連接管件等的直管中流體的平均流速，m s1； ζ一局部阻力因數(shù)量綱為1。由于造成局部阻力的原因和條件極為復(fù)雜，各種局部阻力因數(shù)的具體數(shù)值，都需要通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。三、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、試驗(yàn)管路系統(tǒng)和高位排氣水槽串聯(lián)組合而成，每條測(cè)試管的測(cè)壓口通過轉(zhuǎn)換閥組與壓差計(jì)連通。壓差由一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示?？装辶髁坑?jì)的讀數(shù)申另一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示。該裝置的流程如圖31所示。圖31 管路流體阻力實(shí)驗(yàn)裝置流程1循環(huán)水泵；2．光滑試驗(yàn)管3．粗糙試驗(yàn)管4．?dāng)U大與縮小試驗(yàn)管；5．孔板流量計(jì)；6．閥門；；． 試驗(yàn)管路系統(tǒng)是由五條玻璃直管平行排列，經(jīng)U形彎管串聯(lián)連接而成。分別配置光滑管、粗糙管、驟然擴(kuò)大與縮小管、閥門和孔板流量計(jì)。每根試驗(yàn)管測(cè)試段長(zhǎng)度。流程圖中標(biāo)出符號(hào)G和D分別表示上游測(cè)壓口（高壓側(cè)）和下游測(cè)壓口（低壓側(cè)）。測(cè)壓口位置的配置，以保證上游測(cè)壓口距U形彎管接口的距離，以及下游測(cè)壓口距造成局部阻力處的距離，均大于50倍管徑。作為試驗(yàn)用水，用循環(huán)水泵或直接用自來水由循環(huán)水槽送入試驗(yàn)管路系統(tǒng)，由下而上依次流經(jīng)各種流體阻力試驗(yàn)管，最后流入高位排氣水槽。由高位排氣水槽溢流出來的水，返回循環(huán)水槽。 水在試驗(yàn)管路中的流速，通過調(diào)節(jié)閥加以調(diào)節(jié)。流量由試驗(yàn)管路中的孔板流量計(jì)測(cè)量，并由壓差計(jì)顯示讀數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作須按如下步驟順序進(jìn)行操作：（1）先將水灌滿循環(huán)水槽，然后關(guān)閉試驗(yàn)導(dǎo)管入口的調(diào)節(jié)閥，再啟動(dòng)循環(huán)水泵。待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，先將試驗(yàn)導(dǎo)管中的旋塞閥全部打開，并關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的全部旋塞，然后緩慢開啟試驗(yàn)導(dǎo)管的入口調(diào)節(jié)閥。當(dāng)水流滿整個(gè)試驗(yàn)導(dǎo)管，并在高位排氣水槽中有溢流水排出時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，停泵。（2）檢查循環(huán)水槽中的水位，一般需要再補(bǔ)充些水，防止水面低于泵吸入口。（3）逐一檢查并排除試驗(yàn)導(dǎo)管和聯(lián)接管線中可能存在的空氣泡。排除空氣泡的方法是，先將轉(zhuǎn)換閥組中被檢一組測(cè)壓口旋塞打開，然后打開倒置U形水柱壓差計(jì)頂部的放空閥，直至排盡空氣泡再關(guān)閉放空閥。必要時(shí)可在流體流動(dòng)狀態(tài)下，按上述方法排除空氣泡。（4）調(diào)節(jié)倒置U形壓差計(jì)的水柱高度。先將轉(zhuǎn)換閥組上的旋塞全部關(guān)閉，然后打開壓差計(jì)頂部放空閥，再緩慢開啟轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥，這時(shí)壓差計(jì)中液面徐徐下降。當(dāng)壓差計(jì)中的水柱高度居于標(biāo)尺中間部位時(shí)，關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥。為了便于觀察，在臨實(shí)驗(yàn)前，可由壓差計(jì)項(xiàng)部的放空處，滴入幾滴紅墨水，將壓差計(jì)水柱染紅。（5）在高位排氣水槽中懸掛一支溫度計(jì)，用以測(cè)量水的溫度。（6）實(shí)驗(yàn)前需對(duì)孔板流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，作出流量標(biāo)定曲線。實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，按如下步驟進(jìn)行操作：（1）先檢查試驗(yàn)導(dǎo)管中旋塞是否置于全開位置，其余測(cè)壓旋塞和試驗(yàn)系統(tǒng)入口調(diào)節(jié)閥是否全部關(guān)閉。檢查完畢啟動(dòng)循環(huán)水泵。（2）待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，根據(jù)需要緩慢開啟調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，流量大小由孔板流量計(jì)的壓差計(jì)顯示。（3）待流量穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)換閥組中，與需要測(cè)定管路相連的一組旋塞置于全開位置，這時(shí)測(cè)壓口與倒置U形水柱壓差計(jì)接通，即可記錄由壓差計(jì)顯示出壓力降。（4）當(dāng)需改換測(cè)試部位時(shí)，只需將轉(zhuǎn)換閥組由一組旋塞切換為另一組旋塞。例如，將G1和D1一組旋塞關(guān)閉，打開另一組G2和D2旋塞。這時(shí)，壓差計(jì)與G1和D1測(cè)壓口斷開，而與G2和D2測(cè)壓口接通，壓差計(jì)顯示讀數(shù)即為第二支測(cè)試管的壓力降。以此類推。（5）改變流量，重復(fù)上述操作，測(cè)得各試驗(yàn)導(dǎo)管中不同流速下的壓力降。（6）當(dāng)測(cè)定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時(shí)，由于旋塞開度變小，流量必然會(huì)隨之下降，為了保持流量不變，需將入口調(diào)節(jié)閥作相應(yīng)調(diào)節(jié)。（7）每測(cè)定一組流量與壓力降數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄水的溫度。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： （1）實(shí)驗(yàn)前務(wù)必將系統(tǒng)內(nèi)存留的氣泡排除干凈，否則實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到預(yù)期效果。（2）若實(shí)驗(yàn)裝置放置不用時(shí)，尤其是冬季，應(yīng)將管路系統(tǒng)和水槽內(nèi)水排放干凈。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及整理（1）實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)試驗(yàn)導(dǎo)管的內(nèi)徑 d ＝ mm 試驗(yàn)導(dǎo)管的測(cè)試段長(zhǎng)度l＝ mm粗糙管的粗糙度 ε粗糙管的相對(duì)粗糙度ε/d== mm 孔板流量計(jì)的孔徑d0= mm 旋塞的孔徑dv= mm（2）流量標(biāo)定曲線（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)序號(hào)孔板流量計(jì)的壓差計(jì)讀數(shù) R/mmHg水的流量 qv/m3s1水的溫度 T/℃水的密度 ρ/kg?m3水的粘度 μ/Pa?s光滑管壓頭損失 Hf1/mm 粗糙管壓頭損失 Hf2/mm 旋塞壓頭損失（全開）Hf3/mmH2O孔板流量計(jì)壓頭損失Hf4/mmH2O（4）數(shù)據(jù)整理實(shí)驗(yàn)序號(hào)水的流速 u/ms1[1]雷諾準(zhǔn)數(shù) Re [2]光滑管摩擦系數(shù) λ1 [3]粗糙管摩擦系數(shù) λ2/[4]旋塞的局部阻力系數(shù)（全開）,ζ3[5]孔板流量計(jì)局部阻力因數(shù) ζ4 [6]列出表中各項(xiàng)計(jì)算公式。（5）標(biāo)繪Re－λ實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)四離心泵特性曲線的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谑称窂S或?qū)嶒?yàn)室中，經(jīng)常需要各種輸送機(jī)械用來輸送流體。根據(jù)不同使用場(chǎng)合和操作要求，選擇各種型式的流體輸送機(jī)械。離心泵是其中最為常用的一類液體輸送機(jī)械。離心泵的特性由廠家通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，并提供給用戶在選擇和使用泵時(shí)參考。本實(shí)驗(yàn)采用單級(jí)單吸離心泵裝置，實(shí)驗(yàn)測(cè)定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實(shí)驗(yàn)了解離心系的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項(xiàng)主要特性及其相互關(guān)系，進(jìn)而加深對(duì)離心泵的性能和操作原理的理解。 二、實(shí)驗(yàn)原理離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。這些參數(shù)不僅表征泵的性能，也是選擇和正確使用泵的主要依據(jù)。1．泵的流量泵的流量即泵的送液能力，是指單位時(shí)間內(nèi)泵所排出的液體體積。泵的流量可直接由一定時(shí)間t內(nèi)排出液體的體積 V或質(zhì)量 m來測(cè)定。即（1） 或 （2）若泵的輸送系統(tǒng)中安裝有經(jīng)過標(biāo)定的流量計(jì)時(shí)，泵的流量也可由流量計(jì)測(cè)定。當(dāng)系統(tǒng)中裝有孔板流量計(jì)時(shí)，流量大小由壓差計(jì)顯示，流量與倒置U形管壓差計(jì)讀數(shù)R之間存在如下關(guān)系： (3)式中C0——孔板流量因數(shù)；A0——孔板的銳孔面積，m2；2．泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程即總壓頭，表示單位重是液體從泵中所獲得的機(jī)械能。若以泵的壓出管路中裝有壓力表處為B截面，以吸入管路中裝有真空表處為A截面，并在此兩截面之間列機(jī)械能衡算式，則可得出泵揚(yáng)程H的計(jì)算公式： （4）式中pB—由壓力表測(cè)得的表壓，Pa；pA—由真空表測(cè)得的真空度，Pa； H0—A、B兩個(gè)截面之間的垂直距離，m； uA—A截面處的液體流速，ms1； uB—B截面處的液體流速，ms1。 3．泵的功率在單位時(shí)間內(nèi)，液體從泵中實(shí)際所獲得的功，即為泵的有效功率。若測(cè)得泵的流量為qVs，m3/s，揚(yáng)程為He，m，被輸送液體的密度為ρ，kgm3，則泵的有效功率可按下式計(jì)算： (5)泵軸所作的實(shí)際功率不可能全部為被輸送液體所獲得，其中部分消耗于泵內(nèi)的各能量損失。電動(dòng)機(jī)所消耗的功率又大于泵軸所作出的實(shí)際功率。電機(jī)所消耗的功率可直接由輸入電壓U和電流I測(cè)得，即（6） 4．泵的總效率泵的總效率可由測(cè)得的泵有效功率和電機(jī)實(shí)際消耗功率計(jì)算得出，即 （7）這時(shí)得到的泵的總效率除了泵的效率外，還包括傳動(dòng)效率和電機(jī)的效率。圖41 離心泵特性曲線5．泵