2023年中国石油大学华东沿程阻力实验报告.doc

中国石油大学（华东） 工程流体力学 实验报告
实验日期： 成绩：
班级： 学号： 姓名： 教师：
同组者：

实验七、沿程阻力实验
一、实验目的 填空
1．掌握测定镀锌铁管管道 沿程阻力系数 的方法；
2．在双对数坐标纸上绘制 λ-Re 的关系曲线；
3．进一步理解 沿程阻力系数随雷诺数 的变化规律。
二、实验装置
在图1-7-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称
本实验采用管流实验装置中的第1根管路，即实验装置中最细的管路。在测量较大压差时，采用两用式压差计中的汞-水压差计；压差较小时换用水-气压差计。
另外，还需要的测量工具有量水箱、量筒、秒表、温度计、水的粘温表。

F1——文丘利流量； F2—— 孔板流量计 ；F3—— 电磁流量计 ；
C——量水箱 ； V—— 阀门 ； K—— 局部阻力实验管路
图1-7-1 管流综合实验装置流程图
三、实验原理 在横线正确写出以下公式
本实验所用的管路是水平放置且等直径，因此利用能量方程式可推得管路两点间的沿程水头损失计算公式：

（1-7-1）
式中： λ——沿程阻力系数；
L——实验管段两端面之间的距离，m；
D——实验管内径，m；
g——重力加速度（g=9.8 m/s2）；
v——管内平均流速，m/s；
hf——沿程水头损失，由压差计测定。
由式（1-7-1）可以得到沿程阻力系数λ的表达式：

（1-7-2）
沿程阻力系数在层流时只与雷诺数有关，而在紊流时则与雷诺数、管壁粗糙度有关。
当实验管路粗糙度保持不变时，可得出该管的-的关系曲线。

四、实验要求 填空
1．有关常数
实验装置编号：No. 10
管路直径：D = 1.58 cm； 水的温度：T = 23.0 ℃；
水的密度：= 0.99756 g/cm3； 动力粘度系数：= 0.9358 mPas；
运动粘度系数：= 9.381 cm2/s； 两测点之间的距离：L= 500 cm

2．实验数据处理见表1-7-2

表1-7-2 沿程阻力实验数据处理表
次数
Q/ml/s
v/cm/s
/cm
/cm
hf/cm

1
378.56
193.18
87.4

1101.24
0.1828
32536.45
2
261.03
133.20
40.3

507.78
0.1773
22434.28
3
181.08
92.40
20.0

252.00
0.1828
15562.52
4
125.23
63.91
10.0

126.00
0.1911
10764.08
5
89.59
45.72
5.2
63.1
63.10
0.1870
7700.42
6
72.34
36.91

41.1
41.10
0.1868
6216.59
7
49.88
25.45

20.5
20.50
0.1960
4286.43
8
36.66
18.71

10.7
10.70
0.1894
3151.24
9
28.71
14.65

6.5
6.50
0.1875
2467.43
10
23.46
11.97

4.1
4.10
0.1772
2016.05
11
19.28
9.84

2.6
2.60
0.1664
1657.31
12
16.78
8.56

1.9
1.90
0.1606
1441.72
13
14.21
7.25

1.3
1.30
0.1532
1221.09
14
14.26
7.28

1.1
1.10
0.1286
1226.14
15
12.27
6.26

0.8
0.80
0.1264
1054.34
16
10.84
5.53

0.6
0.60
0.1213
931.39
17
9.18
4.68

0.4
0.40
0.1130
788.23
18
6.90
3.52

0.3
0.30
0.1499
592.86
19

20

3、以其中一组数据写出计算实例（包含公式、数据及结果）。
（1）汞柱差： =
沿程水头损失：hf=
（2）运动粘度系数：=
（3）流量：=
（4）管内平均流速：v =
（5）雷诺数：=
（6）沿程阻力系数：=
4．在双对数坐标纸上绘制-的关系曲线。

五、实验步骤 正确排序
（ 5）．逐次关小V11，记录18组不同的压差及流量；
（ 2）．打开阀门V10排气，排气完毕将阀门关闭；
（ 7）．实验完毕后，依次关闭V11、实验管路左右两测点的球形阀，并打开两用式压差计上部的球形阀。
（ 1）．．阀门V1完全打开。一般情况下V1是开着的，检查是否开到最大即可；
（ 4）．．用打气筒将水-气压差计的液面打到中部，关闭压差计上、下方的三个球形阀，将V11完全打开。待水流稳定后，记录压差计读数，同时用体积法测流量（压差5~7 cm汞柱时，打开压差计下方的两个球形阀，由汞-水压差计换用水-气压差计来读压差）；
（ 6）用量筒从实验管路中接足量的水，放入温度计5分钟后读出水的温度，查粘温表；
（ 3）打开实验管路左、右测点及压差计上方的球形阀，检查压差计左右液面是否水平。若不在，须排气（为防止汞发生外泄，排气时应在老师的指导下进行）；
六、注意事项
1．本实验要求从大流量（注意一定要把阀门V11完全打开）开始做，逐渐调小流量，且在实验的过程中阀门V11不能 逆转 ；
2．实验点分配要求尽量合理，在记录压差和 流量 时，数据要一一对应；
3．使用 量筒 、 温度计 等仪器设备时，一定要注意安全；
4．做完实验后，将量筒、温度计放回原处，将秒表交回。
七、问题分析
1．如将实验管安装成倾斜的，比压计中的读数差是不是沿程水头损失？
答：如果实验管路倾斜，比压计中的读数仍然是沿程水头损失。
如果管路水平，伯努利方程，如果管路倾斜，根据伯努利方程，

从上式可以看出，比压计的读数为测压管水头差，其数值依然等于沿程水头损失。

2．随着管路使用年限的增加，-关系曲线会有什么样的变化？

答：随着使用年限的增加，实验管路的粗糙度变大，会随之变大，从而-Re关系曲线向上移动。

3．当流量、实验管段长度相同时，为什么管径愈小，两断面的测压管液面差愈大？其间的变化规律如何？
答：管径越小，流速越大，而与管径成反比，而与速度的平方成反比，因而管径越小，hf越大，两段面的测压管液面差越大。
变化规律，层流时，hf与v成正比；水利光滑，hf与v的1.75次方成正比；水利粗糙，hf与速度的平方成正比

八、心得体会
通过本次实验，我学会了测量沿程阻力系数的方法，学会了绘制曲线。在实验过程中，一定要小组分工合作，本实验对数据读取的精度要求比较高，因而要耐心读取数据，不能急躁。同时，感谢老师的耐心讲解。