【正文】 60。 （6）式中；d 一圓形直管的管徑，m； l一圓形直管的長度，m； λ一摩擦因數(shù)，量綱為1。大量實驗研究表明：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)和管壁相對粗糙度ε／d存在函數(shù)關(guān)系，即 （7） 通過實驗測得λ和Re數(shù)據(jù)，可以在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實驗曲線。當(dāng)Re＜2000時，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，λ不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，而且與管壁相對粗糙度有關(guān)。當(dāng)流體流過管路系統(tǒng)時，因遇各種管件、閥門和測量儀表等而產(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，都需要通過實驗直接測定。三、實驗裝置本實驗裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、試驗管路系統(tǒng)和高位排氣水槽串聯(lián)組合而成，每條測試管的測壓口通過轉(zhuǎn)換閥組與壓差計連通。壓差由一倒置U形水柱壓差計顯示?？装辶髁坑嫷淖x數(shù)申另一倒置U形水柱壓差計顯示。該裝置的流程如圖31所示。圖31 管路流體阻力實驗裝置流程1循環(huán)水泵；2．光滑試驗管3．粗糙試驗管4．?dāng)U大與縮小試驗管；5．孔板流量計；6．閥門；；． 試驗管路系統(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、驟然擴大與縮小管、閥門和孔板流量計。每根試驗管測試段長度。流程圖中標(biāo)出符號G和D分別表示上游測壓口（高壓側(cè)）和下游測壓口（低壓側(cè)）。測壓口位置的配置，以保證上游測壓口距U形彎管接口的距離，以及下游測壓口距造成局部阻力處的距離，均大于50倍管徑。作為試驗用水，用循環(huán)水泵或直接用自來水由循環(huán)水槽送入試驗管路系統(tǒng)，由下而上依次流經(jīng)各種流體阻力試驗管，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。 水在試驗管路中的流速，通過調(diào)節(jié)閥加以調(diào)節(jié)。流量由試驗管路中的孔板流量計測量，并由壓差計顯示讀數(shù)。四、實驗方法實驗前準備工作須按如下步驟順序進行操作：（1）先將水灌滿循環(huán)水槽，然后關(guān)閉試驗導(dǎo)管入口的調(diào)節(jié)閥，再啟動循環(huán)水泵。待泵運轉(zhuǎn)正常后，先將試驗導(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，然后緩慢開啟試驗導(dǎo)管的入口調(diào)節(jié)閥。當(dāng)水流滿整個試驗導(dǎo)管，并在高位排氣水槽中有溢流水排出時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，停泵。（2）檢查循環(huán)水槽中的水位，一般需要再補充些水，防止水面低于泵吸入口。（3）逐一檢查并排除試驗導(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壓口旋塞打開，然后打開倒置U形水柱壓差計頂部的放空閥，直至排盡空氣泡再關(guān)閉放空閥。必要時可在流體流動狀態(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，然后打開壓差計頂部放空閥，再緩慢開啟轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥，這時壓差計中液面徐徐下降。當(dāng)壓差計中的水柱高度居于標(biāo)尺中間部位時，關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥。為了便于觀察，在臨實驗前，可由壓差計項部的放空處，滴入幾滴紅墨水，將壓差計水柱染紅。（5）在高位排氣水槽中懸掛一支溫度計，用以測量水的溫度。（6）實驗前需對孔板流量計進行標(biāo)定，作出流量標(biāo)定曲線。實驗測定時，按如下步驟進行操作：（1）先檢查試驗導(dǎo)管中旋塞是否置于全開位置，其余測壓旋塞和試驗系統(tǒng)入口調(diào)節(jié)閥是否全部關(guān)閉。檢查完畢啟動循環(huán)水泵。（2）待泵運轉(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的壓差計顯示。（3）待流量穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)換閥組中，與需要測定管路相連的一組旋塞置于全開位置，這時測壓口與倒置U形水柱壓差計接通，即可記錄由壓差計顯示出壓力降。（4）當(dāng)需改換測試部位時，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，壓差計與G1和D1測壓口斷開，而與G2和D2測壓口接通，壓差計顯示讀數(shù)即為第二支測試管的壓力降。以此類推。（5）改變流量，重復(fù)上述操作，測得各試驗導(dǎo)管中不同流速下的壓力降。（6）當(dāng)測定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時，由于旋塞開度變小，流量必然會隨之下降，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）每測定一組流量與壓力降數(shù)據(jù)，同時記錄水的溫度。實驗注意事項： （1）實驗前務(wù)必將系統(tǒng)內(nèi)存留的氣泡排除干凈，否則實驗不能達到預(yù)期效果。（2）若實驗裝置放置不用時，尤其是冬季，應(yīng)將管路系統(tǒng)和水槽內(nèi)水排放干凈。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及整理（1）實驗基本參數(shù)試驗導(dǎo)管的內(nèi)徑 d ＝ mm 試驗導(dǎo)管的測試段長度l＝ mm粗糙管的粗糙度 ε粗糙管的相對粗糙度ε/d== mm 孔板流量計的孔徑d0= mm 旋塞的孔徑dv= mm（2）流量標(biāo)定曲線（3）實驗數(shù)據(jù)實驗序號孔板流量計的壓差計讀數(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孔板流量計壓頭損失Hf4/mmH2O（4）數(shù)據(jù)整理實驗序號水的流速 u/ms1[1]雷諾準數(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]孔板流量計局部阻力因數(shù) ζ4 [6]列出表中各項計算公式。（5）標(biāo)繪Re－λ實驗曲線實驗四離心泵特性曲線的測定一、實驗?zāi)康脑谑称窂S或?qū)嶒炇抑?，?jīng)常需要各種輸送機械用來輸送流體。根據(jù)不同使用場合和操作要求，選擇各種型式的流體輸送機械。離心泵是其中最為常用的一類液體輸送機械。離心泵的特性由廠家通過實驗直接測定，并提供給用戶在選擇和使用泵時參考。本實驗采用單級單吸離心泵裝置，實驗測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實驗了解離心系的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項主要特性及其相互關(guān)系，進而加深對離心泵的性能和操作原理的理解。 二、實驗原理離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚程、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，是指單位時間內(nèi)泵所排出的液體體積。泵的流量可直接由一定時間t內(nèi)排出液體的體積 V或質(zhì)量 m來測定。即（1） 或 （2）若泵的輸送系統(tǒng)中安裝有經(jīng)過標(biāo)定的流量計時，泵的流量也可由流量計測定。當(dāng)系統(tǒng)中裝有孔板流量計時，流量大小由壓差計顯示，流量與倒置U形管壓差計讀數(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．泵的揚程泵的揚程即總壓頭，表示單位重是液體從泵中所獲得的機械能。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械能衡算式，則可得出泵揚程H的計算公式： （4）式中pB—由壓力表測得的表壓，Pa；pA—由真空表測得的真空度，Pa； H0—A、B兩個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．泵的功率在單位時間內(nèi)，液體從泵中實際所獲得的功，即為泵的有效功率。若測得泵的流量為qVs，m3/s，揚程為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算： (5)泵軸所作的實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。電動機所消耗的功率又大于泵軸所作出的實際功率。電機所消耗的功率可直接由輸入電壓U和電流I測得，即（6） 4．泵的總效率泵的總效率可由測得的泵有效功率和電機實際消耗功率計算得出，即 （7）這時得到的泵的總效率除了泵的效率外，還包括傳動效率和電機的效率。圖41 離心泵特性曲線5．泵