实验一 管路沿程阻力测定
一 实验目的掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。
2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与Re的关系。
3.测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数 。
4.学会压差计和流量计的使用。
二 实验原理
流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。
沿程阻力
称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时，与的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。
根据伯努利方程可知，流体流过的沿程阻力损失，可直接得出所测得的液柱压差计度数R(m)算出：
2.局部阻力
1）当量长度法
2）阻力系数法
ξ-局部阻力系数，无因次；u-在小截面管中流体的平均流速（m/s）
三 实验装置与流程
本实验装置及设备主要参数：
被测元件：镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D=3/4.
测量仪表：U型压差计（水银指示液）；LW—15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m /h, 仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号 = 2 \* ROMAN II的仪表常数为605.30（次/升），MMD智能流量仪）。
循环水泵。
循环水箱。
DZ15-40型自动开关。
数显温度表
6
6
5
5
2.流程：
1204
120
4
8
8
1440100
1440
100
13303
1330
3
1111
11
11
912
9
1
2
7
7
流体流动阻力损失实验流程图
水箱 6）放空阀 11）取压孔
控制阀 7）排液阀 12）U形压差计
放空阀 8）数显温度表 13）闸阀
U形压差计 9）泵 14）取压孔
平衡阀 10)涡轮流量计
四 实验操作步骤及注意事项
水箱充水至80％
仪表调整（涡轮流量计﹑MMD智能流量计仪按说明书调节）
打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，开全阀13，全关阀2，后启动）。
排气：（1）管路排气；（2）测压管排气；（3）关闭平衡阀，缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走），排气完毕。
读取压差计零位读数。
开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（8～10个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。
8测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量 、压差或者。
注意：每改变一次流量后，必须等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。
9实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。
五 实验数据记录
计实验装置号：Ⅱ，被测管长：2.0m，被测管径：0.021m，
被测管件：镀锌水管，仪表常数：605.30次/升，水温：27.0℃.
序号
流量仪读数（次/s)
直管阻力损失△p1
局部阻力损失△p2
U管左边读数cmHg
U管右边读数cmHg
U管左边读数cmHg
U管右边读数cmHg
0
（初始）
（初始）
（初始）
（初始）
1
633
50.40
16.60
15.85
26.45
2
568
47.15
19.55
16.90
25.39
3
490
43.75
23.20
17.87
24.45
4
430
41.50
25.30
18.83
23.56
5
370
39.40
27.50
19.30
23.00
6
300
37.45
29.60
19.93
22.30
7
230
35.80
31.05
20.45
21.90
8
160
34.10
32.30
20.79
21.55
9
80
33.70
33.00
21.03
21.35
六、数据处理
数据处理结果如图所示，以序号1为例写出计数过程
以序号一为例：
Vs=670/605300=0.001045762mЗ/s
u=Vs/0.785d^2=3.020819596m/s
Re=duρ/μ=0.021*3.020819596*996.5/0.00086=73506.025
R1=50.40-16.60=33.80
R2=26.45-15.85=10.60
△P1=R1（ρ汞-ρ水）g=33.80*（13600-996.5）*9.81=41790.433 Pa
△P2=R2（ρ汞-ρ水）g=10.60*（13600-996.5）*9.81=13105.876 Pa
λ=2d△P1/(ρlu^2)=2*0.021*41790.433/（996.5*2*3.0208*3.0208）=0.0965
ζ=2△P2/(ρu^2)=2*13105.876/（996.5*3.0208*3.0208）=8.7075
七 实验结果与讨论双对数
1 用双对数坐标纸关联一定ε／d下，λ和Re的关系，并用你的实验结果估算一工程问题的阻力损失。
假设工程上以2.5m/s的速度输送一种密度为1300Kg/mЗ流体，粘度为0.004Pa.s，管路管长为5米，局部阻力当量管长为0.5米，直径为Φ50mm，求管道阻力损失。
解：Re=duρ/μ=0.05*2.5*1300/0.004=40625
由上图取λ=0.099
∑hf=λ*[(L+∑Le)/d]*u*u/2=0.099*[(5+0.5)/0.05]*2.5*2.5/2=34.03J/Kg
2 根据所得到的和Re的关系，验证伯劳修斯公式。
答：伯劳修斯公式：=。当Re=26708.350 时，=0.0247；不成立；
可见伯劳修斯公式为计算光滑管的摩擦因数，不适用本实验的管道。
3 为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？
答：减小误差，因为空气的密度约仅为水的千分之一，若设备中有空气，将会严重影响U型压差计测量的结果。?先管路排气，?再测压管排气，?关闭平衡阀，缓慢旋转压差计上方气阀排除压差计中的气泡，先排进压管后排出压管，以防止压差计中水银被冲走。
4 在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？
答：需要，通过U形压差计的液面是否相等判断系统气体是否排光。否则可能有空气重新进入系统。
5 U形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？
答：平衡阀用来平衡压差计中两边的气压；排气时和实验结束后打开，实验过程中关闭。
6 为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行描绘？
答：因为变量λ数值差距很小，而变量Re的数值差距很大，采用双对数坐标可以使两个变量在坐标纸上分布更均，且图形不失真，更好的反映出两者的关系。