管道局部水頭損失實驗

PAGE武漢大學(xué)教學(xué)實驗報告水利水電學(xué)院水利類專業(yè)2011年6月11日實驗名稱局部水頭損失實驗指導(dǎo)教師趙昕姓名藍(lán)誠寧年級09級學(xué)號2009301580034成績一、預(yù)習(xí)部分實驗?zāi)康膶嶒灮驹碇饕獌x器設(shè)備（含必要的元器件、工具）實驗?zāi)康模赫莆諟y定管道局部水頭損失系數(shù)的方法。將管道局部水頭損失系數(shù)的實測值與理論值進(jìn)行比較。觀測管經(jīng)突然擴(kuò)大時旋渦區(qū)測壓管水頭線的變化情況和水流情況，以及其他各種邊界突變情況下的測壓管水頭線的變化情況。2、實驗基本原理：由于邊界形狀的急劇改變，水流就會與邊界分離出現(xiàn)旋渦以及水流流速分布的改組，從而消耗一部分機(jī)械能。單位重量液體的能量損失就是水頭損失。邊界形狀的改變有水流斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小、彎道及管路上安裝閥門等。局部水頭損失常用流速水頭與與系列的乘積表示。式中：—局部水頭損失系數(shù)。系數(shù)是流動形狀與邊界形狀的函數(shù)，即=f（Re，邊界形狀）。一般水流Re數(shù)足夠大時，可認(rèn)為系數(shù)不再隨Re數(shù)而變化，而看作常數(shù)。管道局部水頭損失目前僅有突然擴(kuò)大可采用理論分析，并可得出足夠精確的結(jié)果。其他情況則需要用實驗方法測定值。突然擴(kuò)大的局部水頭損失可應(yīng)用動量方程與能量方程及連續(xù)方程聯(lián)合求解得到如下公式：式中，A1和v1分別為突然擴(kuò)大上游管段的斷面面積和平均流速；A2和v2分別為突然擴(kuò)大下游管段的斷面面積和平均流速。主要儀器：量筒、秒表各一個，其他設(shè)備如右圖所示：二、實驗操作部分實驗數(shù)據(jù)、表格及數(shù)據(jù)處理實驗操作過程（可用圖表示）結(jié)論實驗步驟熟悉儀器，記錄管道直徑D和d。檢查各測壓管的橡皮管接頭是否接緊。啟動抽水機(jī)，打開進(jìn)水閥門，使水箱充水，并保持溢流，使水位恒定。檢查尾閥K全關(guān)時測壓管的液面是否齊平，并保持溢流，使水位恒定。慢慢打開尾閥K，使流量在測壓管量程范圍內(nèi)最大，待流動穩(wěn)定后，記錄測壓管液面標(biāo)高，用體積法測量管道流量。調(diào)節(jié)尾閥改變流量，重復(fù)測量6次。實驗過程注意事項：實驗必須在水流穩(wěn)定后方可進(jìn)行。計算局部水頭損失系數(shù)時，應(yīng)注意選擇相應(yīng)流速水頭；所選量測斷面應(yīng)選在漸變流上，尤其下游斷面應(yīng)選在旋渦區(qū)的末端，即主流恢復(fù)并充滿全管的斷面上。用體積法測量流量時，量筒的水必須倒進(jìn)接水槽，保證水正常循環(huán)。實驗數(shù)據(jù)，表格及數(shù)據(jù)處理圓管直徑D=2.7cm，圓管直徑d=1.46cm。實驗過程數(shù)據(jù)及計算結(jié)果：，。實驗結(jié)論三、實驗效果分析（包括儀器設(shè)備等使用效果）實驗成果的評價實驗過程中，由于突擴(kuò)斷面后水流流速很不穩(wěn)定，所以只能測擴(kuò)大管道中斷的流速，然而實驗過程中了擴(kuò)大段管道的沿程水頭損失，所以實測結(jié)果與理論值存在的偏差。在流速的測量中也存在著一定的誤差。在誤差允許的范圍內(nèi)，實驗結(jié)果能夠2、思考題（1）試分析實測hj與理論計算hj有什么不同？原因何在？答：實測hj比理論計算hj要小，在擴(kuò)大的管道中存在沿程水頭損失的，計算時我們將其忽略。（2）如不忽略管段的沿程水頭損失hj，所測出的值比實際的值偏大還是偏??？在使用此值是否可靠？答：如果不忽略沿程水頭損失，值比實際的偏大。但由于測點(diǎn)間距離很短，故對實驗結(jié)果影響不大，在此使用此值是可靠的。（3）在相同管徑變化條件下，相應(yīng)于同一流量，其突然擴(kuò)大的值是否一定大于突然縮小的值？答：不一定，由公式：擴(kuò)大：1=（A1／A2－1）2，2=(A2／A1－1）2，縮?。嚎s?。?.5（1－A1／A2），可知的大小只與A1／A2有關(guān)。（4）不同的Re數(shù)時，局部水頭損失系數(shù)值是否相同？通常值是否為一常數(shù)？答：，值與流態(tài)有關(guān)，特別是在紊流區(qū)和層流區(qū)，不