【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)驗(yàn)裝置的流程如圖1所示。液體由穩(wěn)壓水槽流入試驗(yàn)導(dǎo)管，途徑直徑分別為30和20mm的管子，最后排出設(shè)備。流體流量由出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。流量需直接由計(jì)時(shí)稱量測(cè)定之。四、實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前，先緩慢開(kāi)啟進(jìn)水閥，充滿穩(wěn)壓溢流水槽，并保持有適量溢流水流出，使槽內(nèi)液面平穩(wěn)不變。最后，設(shè)法排盡設(shè)備內(nèi)的空氣泡。實(shí)驗(yàn)可按如下步驟進(jìn)行：（1）關(guān)閉試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，觀察和測(cè)量液體處于靜止?fàn)顟B(tài)下各測(cè)試點(diǎn)（A、B和C三點(diǎn)）的壓強(qiáng)。（2）開(kāi)啟試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，觀察比較液體在流動(dòng)情況下的各測(cè)試點(diǎn)的壓頭變化。（3）緩慢開(kāi)啟試驗(yàn)導(dǎo)管的出口調(diào)節(jié)閥，測(cè)量流體在不同流量下的各測(cè)試點(diǎn)的靜壓頭、動(dòng)壓頭和損失壓頭。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須注意如下幾點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)前一定要將試驗(yàn)導(dǎo)管和測(cè)壓管中的空氣泡排除干凈，否則會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和測(cè)量的準(zhǔn)確性。（2）開(kāi)啟進(jìn)水閥向穩(wěn)壓水槽注水，或開(kāi)關(guān)試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥時(shí)，一定要緩慢地調(diào)節(jié)開(kāi)啟程度，并隨時(shí)注意設(shè)備內(nèi)的變化。（3）試驗(yàn)過(guò)程中需根據(jù)測(cè)壓管量程范圍，確定最小和最大流量。（4）為了便于觀察測(cè)壓管的液柱高度，可在臨實(shí)驗(yàn)測(cè)定前，向各測(cè)壓管滴入幾滴紅墨水。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)流體種類(lèi)：試驗(yàn)導(dǎo)管內(nèi)徑： 20mm 30mm 20mm實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總壓：450mmH2O非流體體系的機(jī)械能分布及其轉(zhuǎn)換（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（2）驗(yàn)證流體靜力學(xué)方程表1流體靜力學(xué)基本方程驗(yàn)證T/℃kgm各測(cè)試點(diǎn)的靜壓頭/mmH2O各測(cè)試點(diǎn)的靜壓強(qiáng)/pa流動(dòng)體系的機(jī)械能分布及其轉(zhuǎn)換（1）實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄（自制表格）（2）流動(dòng)流體的機(jī)械能衡算表2流動(dòng)流體的機(jī)械能衡算方程序號(hào)123456T/℃kgm靜 壓 頭(mmH2O)壓強(qiáng)(Pa)動(dòng)壓頭(mmH2O)損失壓頭(mmH2O)（3）數(shù)據(jù)處理過(guò)程 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論實(shí)驗(yàn)三、管路流體阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)人：同組人：時(shí) 間： 年 月 日 星期 室溫 大氣壓一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯抗苈废到y(tǒng)中的流體流動(dòng)和輸送，其中重要的問(wèn)題之一，是確定流體在流動(dòng)過(guò)程中的能量損耗。流體流動(dòng)時(shí)的能量損耗（壓頭損失），主要由于管路系統(tǒng)中存在著各種阻力。管路中的各種阻力可分為沿程阻力（直管阻力）和局部阻力兩大類(lèi)。本實(shí)驗(yàn)的目的，是以實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)定直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)不可壓縮流體在圓形導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，在管路系統(tǒng)內(nèi)任意二個(gè)截面之間列出機(jī)械能衡算方程為　　Jkg　　　　　　　（1）或　　m液柱　　　　　　?。?）式中 ——流體的位壓頭，m液柱； ——流體的壓強(qiáng)，Pa； ——流體的平均流速，ms； ——流體密度，kgm； ——流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)因阻力造成的能量損失，Jkg； ——單位重量流體因流體阻力所造成的能量損失，即所謂壓頭損失，m液柱；符號(hào)下標(biāo)1和2分別表示上游和下游截面上的數(shù)值。假若： （1）水作為試驗(yàn)物系，則水可視為不可壓縮液體； （2）試驗(yàn)導(dǎo)管是按水平裝置的，則； （3）試驗(yàn)導(dǎo)管的上下游截面上的橫截面積相同，則。因此（1）和（2）兩式分別可簡(jiǎn)化為　　Jkg　　　　　　　　　　　　　?。?）　　　m液柱　　　　　　　　　　　　?。?）由此可見(jiàn)，因阻力造成的能量損失（壓頭損失），可由管路系統(tǒng)的兩截面之間的壓力差（壓頭差）來(lái)測(cè)定。當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流體因摩擦阻力所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系：　　Jkg　　　　　　　　?。?）或 　　　m液柱　　　　　　　　（6）式中： ——圓形直管的管徑，m； ——圓形直管的長(zhǎng)度，m；——圓形直管中流體的平均流速，ms； ——摩擦系數(shù)，［無(wú)因次］。大量實(shí)驗(yàn)研究表明：摩擦系數(shù)與流體的密度和粘度，管徑、流速和管壁粗糙度有關(guān)。應(yīng)用因次分析的方法，可以得出摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度存在函數(shù)關(guān)系，即　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得和數(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)＜2000時(shí)，摩擦系數(shù)與管壁粗糙度無(wú)關(guān)。當(dāng)流體在直管中呈湍流時(shí)，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(guò)管路系統(tǒng)時(shí)，因遇各種管件、閥門(mén)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：　　　　Jkg （8） 　　　　m液柱 （9）式中： ——連接管件等的直管中流體的平均流速，ms； ——局部阻力系數(shù)［無(wú)因次］。由于造成局部阻力的原因和條件極為復(fù)雜，各種局部阻力系數(shù)的具體數(shù)值，都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。應(yīng)用式（6）（9）計(jì)算直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)時(shí)，式中流速為直管或連接管件等的直管中流體的平均流速，ms，其值由孔板流量計(jì)測(cè)定。 （10） （11）式中： ——直管或連接管件等的直管中流體的平均流速，ms； ——孔板流量計(jì)管徑中流體的平均流速，ms；式中： d0——孔板流量計(jì)孔徑，m； d——直管或連接管件等的直管管徑，m； ——孔板流量計(jì)的壓差計(jì)讀數(shù)，mH2O.——孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)，=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(guò)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)由另一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示。該裝置的流程如圖1所示。圖1　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. 擴(kuò)大與縮小試驗(yàn)管；5. 孔板流量計(jì)；6. 閥門(mén)；7. 轉(zhuǎn)換閥組；8. 高位排氣水槽試驗(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。每條直管上分別配置光滑管、粗糙管、驟然擴(kuò)大與縮小管、閥門(mén)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)壓口距離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(lái)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，最后充入高位排氣水槽。由高位排氣水槽溢流出來(lái)的水，返回循環(huán)水槽。水在試驗(yàn)管路中的流速，通過(guò)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。待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，先將試驗(yàn)導(dǎo)管中的旋塞閥全部打開(kāi)，并關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的全部旋塞，然后緩慢開(kāi)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。排除氣泡的方法是，先將轉(zhuǎn)換閥組中被栓一組測(cè)壓口旋塞打開(kāi)，然后打開(kāi)倒置