04 局部水头损失实验

04 局部水头损失实验
04 局部水头损失实验

§8 局部水头损失实验

8.1 实验目的和要求

1.学习掌握三点法、四点法测量局部阻力因数的技能,并将突扩管的实

测值与理论值比较,将突缩管的实测值与经验值比较;

2.通过阀门局部阻力因数测量的设计性实验,学习二点法测量局部阻力

因数的方法。

8.2 实验装置

1.实验装置简图

实验装置及各部分名称如图8.1所示。

图8.1 局部水头损失实验装置简图

1.自循环供水器

2.实验台

3.可控硅无级调速器

4.恒压水箱

5.溢流板

6.稳水孔板

7.圆管突然扩大

8.气阀

9.测压计10.测压管①~⑥11.滑动测量尺

12. 圆管突然收缩13.实验流量调节阀14.回流接水斗15.下回水管

2.装置说明

实验管道由圆管突扩、突缩等管段组成,各管段直径已知。在实验管道上共设有六个测压点,测点①-③和③-⑥分别用以测量突扩和突缩的局部阻力

因数。其中测点①位于突扩的起始界面处,这里引用公认的实验结论 “在突扩的环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”,认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。

气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。 3.基本操作方法

(1) 排气。启动水泵待恒压水箱溢流后,关闭实验流量调节阀13,打开阀8排除管中滞留气体。排气后关闭阀8,并检查测压管各管的液面是否齐平,若不平,重复排气操作,直至齐平。

(2) 测压管水头用测压计测量,基准面可选择在滑动测量尺零点上。 (3) 流量测量。实验流量用阀13调节,流量由称重法测量,用秒表计时,用电子称称重。 8.3 实验原理

流体在流动的局部区域,如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处(图4.4.2),由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化,甚至使主流脱离边界,形成旋涡区,从而产生的阻力称为局部阻力。由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失,用h j 表示。局部水头损失是在一段流程上,甚至相当长的一段流程上完成的,如图8.2,断面1至断面2,这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。若用h i (i =1,2…)表示第i 断面的测压管水头,即有

闸门

突缩

图8.2 局部水头损失

2

212

w j f1212()()22h h h h h g

g

αα-=+=+

-+

v v

或 2

212

j 12f 12()()22h h h h g

g

αα-=+-+

-v v

局部阻力因数ζ为

2

j /2g

h ζ=v

(1) 圆管突然扩大段。本实验仪采用三点法测量。三点法是在突然扩大管段上布设三个测点,如图4.4.1测点①、②、③所示。流段①至②为突然扩大局部水头损失发生段,流段②至③为均匀流流段,本实验仪测点①、②间距为测点②、③的一半,h f1-2 按流程长度比例换算得出。

则 h f1-2=h f2-3 / 2=?h 2-3/ 2=( h 2-h 3) / 2

2

223

12

j 1212()()222

h h h h h E E g

g

αα-''=+

-+

+

=-v v 式中h i 为测压管水头值,当基准面选择在标尺零点时即为第i 断面测压管液位的标尺读值;12E E ''、分别表示式中的前、后括号项。

因此只要实验测得三个测压点的测压管水头值h 1、h 2、h 3及流量等即可得突然扩大段局部阻力水头损失。

若圆管突然扩大段的局部阻力因数ζ用上游流速v 1表示,为

2

1j

2g

h αζ=v

对应上游流速v 1的圆管突然扩大段理论公式为

2

12

1A A ζ=-

() (2) 圆管突然缩小段。本实验仪采用四点法测量。四点法是在突然缩小管段上布设四个测点,如图4.4.1测点③、④、⑤、⑥所示。图中B 点为突缩断面处。流段④至⑤为突然缩小局部水头损失发生段,流段③至④、⑤至⑥都为均匀流流段。流段④至B 间的沿程水头损失按流程长度比例由测点③、④测得,流段B 至⑤的沿程水头损失按流程长度比例由测点⑤、⑥测得。本实验仪l 3-4=2 l 4-B ,l B -5=l 5-6,有 h f4-B =h f3-4/2=?h 3-4/ 2,h f B -5=h f5-6=?h 5-6。 则 h f4-5=?h 3-4 / 2+?h 5-6=( h 3-h 4) / 2+ h 5-h 6

2

2345

4

j 455645()()222h h h h h h h E E g g

αα-''=+--++-=-v v

因此只要实验测得四个测压点的测压管水头值h 3、h 4、h 5、h 6及流量等即可得突然缩小段局部阻力水头损失。

若圆管突然缩小段的局部阻力因数ζ用下游流速v 5表示,为

25

j /

2h g

αζ=v

对应下游流速v 5的圆管突然缩小段经验公式为

5

4

0.51A A ζ=-

() (3)测量局部阻力因数的二点法。在局部阻碍处的前后顺直流段上分别设置一个测点,在某一流量下测定两点间的水头损失,然后将等长度的直管段替换局部阻碍段,再在同一流量下测定两点间的水头损失,由两水头损失之差即可得局部阻碍段的局部水头损失。 8.4 实验内容与方法

1. 测量突然扩大局部水头损失与突然缩小局部水头损失,并测定相应的局部水头损失因数。

参照实验基本操作方法,在恒定流条件下改变流量2~3次,其中一次为最大流量,待流量稳定后,测记各测压管液面读数,同时测记实验流量。实验数据处理与分析参考4.4.5。

2.设计性实验:利用图8.1实验装置,设计某开度下阀门的局部阻力因数的测量实验。要求:用二点法测量,设计实验装置改造简图,制定实验方案,并结合实验CAI 软件(已随仪器配置),进行计算机仿真实验。 8.5 数据处理及成果要求

1.记录有关信息及实验常数

实验设备名称:__________________ 实验台号:_________ 实 验 者:______________________ 实验日期:_________ 实验管段直径:

d 1 = D 1 =______?10-2m d 2 = d 3 = d 4 = D 2 =______?10-2m d 5 = d 6 =D 3 =______?10-2m 实验管段长度:

l 1-2 = 12 ?10-2m l 2-3 = 24 ?10-2 m l 3-4 = 12 ?10-2 m l 4-B = 6 ?10-2m l B-5 = 6 ?10-2 m l 5-6 = 6 ?10-2 m

2. 实验数据记录及计算结果

表8.1 局部水头损失实验记录表

表8.2 局部水头损失实验计算表

15

3.成果要求

(1) 测定突扩断面局部水头损失因数ζ值并与理论值比较。

(2) 测定突缩断面局部水头损失因数ζ值并与经验值比较。

(3) 完成设计性实验。

8.6 分析思考题

1.管径粗细相同、流量相同条件下,试问d1/d2(d1

2.结合流动演示仪的水力现象,分析局部阻力损失机理。产生突扩与突缩局部水头损失的主要部位在哪里?怎样减小局部水头损失?

3.局部阻力类型众多,局部阻力因数的计算公式除突然扩大是由理论推导得出之外,其它都是由实验得出的经验公式。试问,获得经验公式有那些途径?

7 局部阻力损失实验

局部阻力损失实验 一、实验目的要求 1.掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能; 2.通过对园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析,熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径; 3.加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验原理 写局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可得: ⒈突然扩大 采用三点法计算,下式中由按流长比例换算得出。 实测 理论 ⒉突然缩小

采用四点法计算,下式中B点为突缩点,由换算得出,由换算得出。 实测 经验 三、实验方法与步骤 1.测记实验有关常数。 2.打开电子调速器开关,使恒压水箱充水,排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后,检查泄水阀全关时,各测压管液面是否齐平,若不平,则需排气调平。 3.打开泄水阀至最大开度,待流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法或用电测法测记流量。 4.改变泄水阀开度3~4次,分别测记测压管读数及流量。 5.实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平?否则,需重做。 四、实验分析与讨论局部水头损失实验分析与讨论 问题一:结合实验成果,分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。 参考答案: 由式 及 表明影响局部阻力损失的因素是v和。由于有

突扩: 突缩: 则有 当或时,突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。本实验= 2,在最大流量Q下,= 6. 6/3.58 = 1. 85,突扩损失较突缩损失约大一倍。 接近于1时,突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动,因而阻力损失显著减小。 问题二:结合流动仪演示的水力现象,分析局部阻力损失机理何在?产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失? 参考答案: 流动演示仪I—VII型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。据此对局部阻力损失的机理分析如下: 从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互摩擦,便消耗了部分水体的自储能量。另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。 从流动仪可见,突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,漩涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小漩涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。 从以上分析知,为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线形,以避免漩涡的形成,或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力,就应

管道局部水头损失实验(完成)

武汉大学教学实验报告 学院:水利水电学院 专业:水利水电工程全英文班 2013年6月22日 实验名称 管道局部水头损失实验 指导老师 姓名 吴前进 年级 11级 学号 2011301580067 成绩 一:预习部分 1:实验目的 2:实验基本原理 3:主要仪器设备(含必要的元器件,工具) 一、实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。 3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况,以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 二、实验原理 由于边界形状的急剧改变,水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组,从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。 边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。 局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。 g v h j 2ζ= 式中:ζ—局部水头损失系数。系数ζ是流动形状与边界形状的函数,即ζ= f (Re ,边界形状)。一般水流Re 数足够大时,可认为系数ζ不再随Re 数而变化,而看作常数。 管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析,并可得出足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定ζ值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式: 2 2 112 112 1 22222)1(,2)1(,2A A g v h A A g v h j j -==-==ζζζζ 式中,A 1和v 1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速;A 2和v 2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图一所示。 二:实验操作部分 1:实验数据,表格及数据处理 2:实验操作过程(可用图表示) 3结论 图一 局部水头损失实验仪 四、实验步骤 1、熟悉仪器,记录管道直径D 和d 。 2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。 3、启动抽水机,打开进水阀门,使水箱充水,并保持溢流,使水位恒定。 4、检查尾阀K 全关时测压管的液面是否齐平,并保持溢流,使水位恒定。 5、慢慢打开尾阀K ,使流量在测压管量程范围内最大,待流动稳定后,记录测压管液面标高,用体积法测量管道流量。 6、调节尾阀改变流量,重复测量5次。 五、注意事项 1、实验必须在水流稳定后方可进行。 2、计算局部水头损失系数时,应注意选择相应流速水头;所选量测断面应选在渐变流上,尤其下游断面应选在旋涡区的末端,即主流恢复并充满全管的断面上。 六、实验成果及要求 1、有关常数。 圆管直径D =2.70 cm ,圆管直径d =1.46 cm 2、记录及计算(见表一)。

管路沿程水头损失实验

管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1.加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制 l g V l g f h 曲线; 2.掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的方法; 3.将测得的Re-f 关系值与莫迪图对比,分析其合理性,并且与莫迪图比较,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的实验装置,如图1所示。 图1 自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 5.测压计; 6.实验管道 8.滑动测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管路与旁通阀; 13.稳压筒

实验装置配备如下: 1.测压装置:U形管水压差计和电子量测仪。 低压差用U形管水压差计量测,而高压差需要用电子量测仪来量测。电子量测仪(见图2)由压力传感器和主机两部分组成,经由连通管将其接入测点。压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 图2 电子量测仪 1.压力传感器; 2.排气旋钮; 3.连通管; 4.主机 2.自动水泵与稳压器: 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气--水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。 3.旁通管与旁通阀: 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动。为避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管,通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门,即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。设计上旁通阀又是本装置用以调节流量的阀门之一。所以调节流量有两种方法:一是调节实验流量调节阀(见图1);二是调节旁通阀。 4.稳压筒: 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接稳压筒(2只充水不满顶的密封立筒)。

液流型态与水头损失

一、第4章液流型态与水头损失 【教学基本要求】 1、理解水流阻力和水头损失产生的原因及分类,掌握水力半径的概念。 2、了解均匀流水头损失的特点,掌握均匀流沿程水头损失计算的达西公式和沿程水头损失系数λ的表达形式。 3、理解雷诺实验现象和液体流动两种流态的特点,掌握层流与紊流的判别方法及雷诺数Re的物理含义,弄清楚判别明渠水流和管流临界雷诺数不同的原因。 4、理解圆管均匀层流的流速分布,掌握沿程水头损失的计算及沿程水头损失系数的确定。 5、了解紊流的成因和特征,了解紊流粘性底层和边界粗糙程度对水流运动的影响,理解紊流光滑区、粗糙区和过渡区的概念,了解紊流的流速分布规律。 6、理解尼古拉兹实验中沿程水头损失系数λ的变化规律,掌握紊流3个流区沿程水头损失系数λ的确定方法,能应用达西公式计算紊流的沿程水头损失。 7、了解当量粗糙度的概念,会运用Moody图查找λ的值。 8、掌握计算沿程水头损失的经验公式——舍齐公式和曼宁公式,能正确选择糙率n。 9、理解局部水头损失产生的原因,能正确选择局部水头损失系数进行局部水头损失计算。 【学习重点】 1、了解液体运动两种流态的特点,掌握流态的判别方法和雷诺数Re的物理意义。 2、掌握沿程水头损失系数λ在层流和紊流三个流区内的变化规律,并能确定λ的值。 3、会应用达西公式计算沿程水头损失 4、掌握舍齐公式及曼宁公式,并会确定糙率n。 5、掌握局部水头损失计算。 【内容提要和学习指导】 本章是水力学课程中的重点,也是难点。这一章中概念多、公式多,重要的雷诺实验、尼古拉兹实验成果与半经验理论和理论分析成果相互验证和借鉴,经验公式和系数多而且集中。学习本章应该紧紧围绕达西公式中的沿程水头损失系数λ,掌握λ的影响因素和在不同流态与紊流各流区中的变化规律,弄清相关的概念和液体运动特征。最终落实到会确定λ值,并计算不同流态和流区内的沿程水头损失。 4.1 水流阻力与水头损失 水流阻力和水头损失是两个不同而又相关联的重要概念,确定它们的性质、大小和变化规律在工程实践是有十分重要的意义。

沿程水头损失实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除沿程水头损失实验报告 篇一:沿程水头损失实验 沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律,绘制 lghf~lgv曲线; 2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法; 3、将测得的Re~?关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。二、实验装置 本实验的装置如图7.1所示 图7.1自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器;2.实验台;3.回水管;4.水压差计;6.实验管道;7.水银压差计;8.滑支测量尺;9.测压点;10.实验流量调节阀;11.供水管与供水阀;12.旁通管与旁通阀;13.稳压筒。

根据压差测法不同,有两种方式测压差:1、低压差时 用水压差计量测; 2、高压差时用电子量测仪(简称电测仪)量测(但本仪器暂时不能测定高压)。 本实验装置配备有:1、自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。 2 4 图7.2 1.压力传感器; 2.排气旋钮; 3.连接管; 4.主机 2、旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动,为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。

自动喷水灭火系统局部水头损失计算方法

通过对自动喷水灭火系统局部水头损失计算方法及舍维列夫公式与海曾-威廉公式之间差别的分析,提出需对《自动喷水灭火系统设计规范》( GB50084 - 2001)中的管件当量长度进行修正的观点,并推得适用于舍维列夫公式的各种管径管件的当量长度。关键词局部水头损失当量长度喷头工作压力舍维列夫公式海曾-威廉公式修正系数水力计算是自动喷水灭火系统设计中的一项重要内容。水力计算结果将直接影响系统的可靠性、合理性、经济性,而合理的水力计算方法是水力计算结果正确的基础。在局部水头损失计算方法方面《自动喷水灭火系统设计规范》( GB50084 - 2001)(以下简称“新规范”) 较《自动喷水灭火系统设计规范》( GBJ 84 - 85) (以下简称“旧规范”) 作了较大的改动。笔者结合工程实例对两本规范局部水头损失的计算进行分析和探讨。 1 局部水头损失计算方法分析在“新规范”颁布实施前,对自动喷水灭火系统局部水头损失的计算国内现行设计手册及教材普遍采用估算的方法。即系统的局部水头损失仅在管道水力计算结束时取沿程水头损失的20 %。这种计算方法不足之处在于:首先,20 %的取值忽略了每个工程管网布置、配置的特殊性,误差较大;其次,在管道水力计算时忽略了局部水头损失对喷头的喷水压力影响,进而影响系统的设计流量、管道的水头损失或系统所需的扬程。由于估算法存在较大的误差,在局部水头损失的计算方法上“新规范”摒弃了“旧规范”中估算的方法。“新规范”第9.2. 3 条明确规定:“管道的局部水头损失,宜采用当量长度法计算。当量长度表见规范附录C”。当量长度法的采用既为简化局部水头损失的计算创造了条件,同时也间接确定了将局部水头损失的计算纳入到沿程水头损失的计算中,所以在计算作用面积内各喷头节点流量时,也就同时考虑了沿程水头损失和局部水头损失对各喷头节点的喷水压力影响。由此可见,在局部水头损失计算方面“新规范”弥补了“旧规范”的不足。 2 局部水头损失计算的分析与探讨对采用以镀锌钢管为输水管材的给水工程的沿程水头损失的计算,我国现行的设计手册及规范均采用舍维列

(行业报告)沿程水头损失实验报告(报告范文)

沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1、加深了解圆管层流和紊流的沿程水头损失随平均流速变化的规律,绘制v h f lg ~lg 曲线; 2、掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法; 3、将测得的 ~e R 关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的装置如图7.1所示 图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 6.实验管道; 7.水银压差计;8.滑支测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管与旁通阀; 13.稳压筒。 根据压差测法不同,有两种方式测压差: 1、低压差时用水压差计量测;

2、高压差时用电子量测仪(简称电测仪)量测(但本仪器暂时不能测定高压)。 本实验装置配备有: 1、自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。 4 2 1.压力传感器; 2.排气旋钮; 3.连接管; 4.主机 2、旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动,为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出)。通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3、稳压筒为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接由2只充水(不满顶)之密封立筒构成。 4、电测仪由压力传感器和主机两部分组成,经由连通管将其接入测点(图7.2),压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 三、实验原理

管道局部水头损失实验

管道局部水头损失实验 一、实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。 3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况,以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 二、实验原理 由于边界形状的急剧改变,水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组,从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。 边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。 局部水头损失常用流速水头与一系数的乘积表示。 h j =g v 22 ζ 式中:ζ─局部水头损失系数。系数ζ是流动形态与边界形状的函数,即ζ =f (Re ,边界形状)。一般水流Re 数足够大时,可认为系数ζ不再随Re 数而变化,而看作常数。 管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析,并可得出足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定ζ值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式: h j = 2222g v ζ,?=122(A A ζ)2 h j = g v 22 11ζ ,2211)1(A A ?=ζ 式中:A 1和1v 分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速;A 2和2v 分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图一所示。

图一局部水头损失实验仪 四、实验步骤 1、熟悉仪器,记录管道直经D和d。 2、检查各测压管的橡皮管接头是否接紧。 3、启动抽水机,打开进水阀门,使水箱充水,并保持溢流,使水位恒定。 4、检查尾阀K全关时测压管的液面是否齐平,若不平,则需排气调平。 5、慢慢打开尾阀K,使流量在测压管量程范围内最大,待流动稳定后,记录测压管液面标高,用体积法测量管道流量。 6、调节尾阀改变流量,重复测量三次。 五、注意事项 1、实验必须在水流稳定后方可进行。 2、计算局部水头损失系数时,应注意选择相应流速水头;所选量测断面应选在渐变流上,尤其下游断面应选在旋涡区的末端,即主流恢复并充满全管的断面上。 六、实验成果及要求 1、有关常数。 圆管直径D= cm,圆管直经d= cm,实验装置台号: 2、记录及计算(见表一)。 3、成果分析:将实测的局部水头损失数与理论计算值进行比较,试分析

管道局部水头损失实验(完成)

武汉大学教学实验报告 学院:水利水电学院专业:水利水电工程全英文班2013年6月22日实验名称管道局部水头损失实验指导老师 姓名吴前进年级11级学号2011301580067 成绩 一:预习部分 1:实验目的 2:实验基本原理 3:主要仪器设备(含必要的元器件,工具)一、实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数ζ的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。 3、观测管经突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况和水流情况,以及其他各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 二、实验原理 由于边界形状的急剧改变,水流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组,从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就是水头损失。 边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。 局部水头损失常用流速水头与与系列的乘积表示。 g v h j 2 ζ = 式中:ζ—局部水头损失系数。系数ζ是流动形状与边界形状的函数,即ζ= f(Re,边界形状)。一般水流Re数足够大时,可认为系数ζ不再随Re数而变化,而看作常数。 管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析,并可得出足够精确的结果。其他情况则需要用实验方法测定ζ值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式: 2 2 1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 ) 1( , 2 )1 ( , 2 A A g v h A A g v h j j - = = - = = ζ ζ ζ ζ 式中,A1和v1分别为突然扩大上游管段的断面面积和平均流速;A2和v2分别为突然扩大下游管段的断面面积和平均流速。 三、实验设备 实验设备及各部分名称如图一所示。

局部阻力实验

局部水头损失实验 一、实验目的要求 1.掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能; 2.通过对铜闸阀阻力系数和弯管阻力系数的实验验证与分析,熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径; 3.加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验装置 本实验装置见设备 三、实验方法与步骤 1.测记实验有关常数。 2.打开电子调速器开关,使恒压水箱充水,排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后,检查泄水阀全关时,各测压管液面是否齐平,若不平,则需排气调平。 3.打开泄水阀至最大开度,待流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法测记流量。 4.改变泄水阀开度3~4次,分别测记测压管读数及流量。 5.实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平?否则,需重做。 四、实验成果及要求 1.记录、计算有关常数: 实验装置台号No 11d D == cm , 2342d d d D ==== cm ,

563d d D === cm , 212 (1)e A A ζ'=-= , 5 3 0.5(1)s A A ζ'=- = 。 2.整理记录、计算表。 3.将实测ζ值与理论值(突扩)或公认值(突缩)比较。 实验数据 记录表 六、实验分析与讨论 1.结合实验成果,分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损

失大小关系。 2.结合流动仪演示的水力现象,分析局部阻力损失机理何在?产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里?怎样减小局部阻力损失? 3.现备有一段长度及联接方式与调节阀相同,内径与实验管道相同的直管段,如何用两点法测量阀门的局部阻力系数? 4.实验测得突缩管在不同管径比时的局部阻力系数(5 10 R ) e 如下:试用最小二乘法建立局部阻力系数的经验公式. 5.试说明用理论分析法和经验法建立相关物理量间函数关系式的途径。

实验报告:管路沿程水头损失实验

实验报告:管路沿程水头损失实验 一、实验目的 1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术及电测仪测量压差的方法。 2、掌握沿程阻力系数 λ 与雷诺数Re 等的影响关系。 二、实验原理 由达西公式 g d L h 22 f υλ= 2f 2 2f 2f /4212Q h K Q d L gdh L gdh =?? ? ??= =πυλ (1) L gd K 8/5 2π= 式中:h f 为管流沿程水头损失;d 为实验管段内径;L 为管段长度;υ为断面平 均流速;g 为重力加速度;Q 为过流流量;λ 为沿程阻力系数。 另由能量方程应用于水平等直径圆管可得 2121f /h h P P h -=-=γ)( (2) 式中:P 1、P 2为实验管段起点、终点处压强;h 1、h 2为研究管段起点、终点处测 压管水头高度。压差可用压差计或电测。由上述(1)、(2)两式可求得管流在不同流量状态下的水头损失系数 λ 值。 雷诺数: υ vd R e = 其中 24d Q v π= 式中:Re 为雷诺数;v 为断面平均流速;d 为实验管道内径;υ 为流体运动 粘度; Q 为过流流量。 三、实验装置 实验装置为自循环水流系统,水泵2将蓄水箱1中的水抽出,沿上水管3流入实1—蓄水箱; 2—水泵; 3—上水管; 4—实验管道; 5—回水管; 6—回水通道; 7—差压计; 8—量水箱; 9—秒表; 10—活动接头; 11—水位计; 12—底阀; 13—分流管; 14—分流及流量调节阀; 15—实验管道阀门。

验管段4,经回水管5通过回水通道6又流回蓄水箱1。差压计7用作测量沿程水头损失,量水箱8和秒表9用作测量流量。 四、实验步骤 1、记录有关实验常数。测定并记录水的温度。 2、将所选实验管路的阀15开到最大,同时关闭其它实验管路的阀门,然后接通电源,启动水泵。 3、流量调节通过阀14(注意实验过程中不再旋动其它阀门),顺时针旋动阀14流量增大,逆时针旋阀流量减小。当流量调至一定时,开始测定流量Q 及沿程水头损失h f 。 Q 的测定为体积法(t V Q =),它的测量由量水箱8及秒表9实现,先通过量水 箱的水位计记录量水箱内的起始水位,然后将活动接头10拨至量水箱,同时用秒表记录下接水的时间,读取接水的终了水位,就可计算流量Q 。 同时读取差压计7的读数1h 、2h ,以计算沿程水头损失f h 。 4、改变流量重复步骤3,需测定10组以上数据。 5、测定结束再测记水的温度,两次水温的平均值用作计算运动粘度。 6、关闭仪器及电源。 五、实验原始记录 1、记录有关常数 管径d = 1.0 cm 测量段长度L = 160 cm 水温1t = 22.9 ?C 2t = 23.4 ?C 运动粘度2 000221.00337.0101775.0t t ++= υ= 9.349×10-3 cm 2/s , 式中221t t t +== 23.15 ?C 常数K=π2gd 5/8L = 7.54876 cm 5/s 2 2、记录测量值 测 次 水箱水位高度 时间 / s 水银柱高度 h 1 / ㎝ h 2 / ㎝ 水位高度差/ Δh/cm h 3 / ㎝ h 4 / ㎝ 水银柱高度差/ Δh '/cm 1 7.3 13.5 6. 2 4.9 16.9 63.9 47 2 13.5 21.0 7.5 6. 3 19 61.7 42.7 3 3.7 8.5 4.8 4.3 21. 4 59.1 37.7 4 8. 5 13. 6 5.1 4.8 23.3 57.2 33.9 5 13.6 18.3 4. 7 4. 8 24. 9 55.5 30.6 6 18.3 22.9 4.6 4.7 26.1 54.1 28 7 22.9 27.1 4.2 5 30.1 50.2 20.1 8 7.8 12.6 4.8 5.8 29.4 50.9 21.5 9 12.6 16.1 3.5 4.6 31 49.4 18.4 10 16.1 21.2 5.1 7.1 31.7 48.4 16.7

04 局部水头损失实验

§8 局部水头损失实验 8.1 实验目的和要求 1.学习掌握三点法、四点法测量局部阻力因数的技能,并将突扩管的实 测值与理论值比较,将突缩管的实测值与经验值比较; 2.通过阀门局部阻力因数测量的设计性实验,学习二点法测量局部阻力 因数的方法。 8.2 实验装置 1.实验装置简图 实验装置及各部分名称如图8.1所示。 图8.1 局部水头损失实验装置简图 1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱 5.溢流板 6.稳水孔板 7.圆管突然扩大 8.气阀 9.测压计10.测压管①~⑥11.滑动测量尺 12. 圆管突然收缩13.实验流量调节阀14.回流接水斗15.下回水管 2.装置说明 实验管道由圆管突扩、突缩等管段组成,各管段直径已知。在实验管道上共设有六个测压点,测点①-③和③-⑥分别用以测量突扩和突缩的局部阻力

因数。其中测点①位于突扩的起始界面处,这里引用公认的实验结论 “在突扩的环状面积上的动水压强近似按静水压强规律分布”,认为该测点可用以测量小管出口端中心处压强值。 气阀8用于实验开始时排除管中滞留气体。 3.基本操作方法 (1) 排气。启动水泵待恒压水箱溢流后,关闭实验流量调节阀13,打开阀8排除管中滞留气体。排气后关闭阀8,并检查测压管各管的液面是否齐平,若不平,重复排气操作,直至齐平。 (2) 测压管水头用测压计测量,基准面可选择在滑动测量尺零点上。 (3) 流量测量。实验流量用阀13调节,流量由称重法测量,用秒表计时,用电子称称重。 8.3 实验原理 流体在流动的局部区域,如流体流经管道的突扩、突缩和闸门等处(图4.4.2),由于固体边界的急剧改变而引起速度分布的变化,甚至使主流脱离边界,形成旋涡区,从而产生的阻力称为局部阻力。由于局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失,用h j 表示。局部水头损失是在一段流程上,甚至相当长的一段流程上完成的,如图8.2,断面1至断面2,这段流程上的总水头损失包含了局部水头损失和沿程水头损失。若用h i (i =1,2…)表示第i 断面的测压管水头,即有 闸门 突缩 图8.2 局部水头损失 2 212 w j f1212()()22h h h h h g g αα-=+=+ -+ v v 或 2 212 j 12f 12()()22h h h h g g αα-=+-+ -v v 局部阻力因数ζ为 2 j /2g h ζ=v

沿程水头损失实验

§3-4 沿程水头损失实验 一、实验目的 1加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制~曲线; 2掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法; 3将测得的~关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的装置如图4.1所示。 图4.1自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器;2.实验台;3.回水管;4.水压差计;5.测压计;6.实验管道;7.电子量测仪;8.滑动测量尺;9.测压点;10.实验流量调节阀;11.供水管与供水阀;12.旁通管与旁通阀;13.稳压管。 根据压差测法不同,有两种型式: 形式 I 压差计测压差。低压差仍用水压差计量测;高压差用水银多管式压差计量测。装置简图如图4.1所示。 形式 II 电子量测仪测压差。低压差仍用水压差计量测;而高压差用电子量测仪(简称电测仪)量测。与型式I 比较,该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪(图4.2)所取代。 本实验装置配备有: 1.自动水泵与稳压器 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气—水压力罐式稳牙器等组成。压f h lg υlg e R λ

力超高时能自动停机,过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐,经稳压后再送向实验管道。 图4.2 1.压力传感器;2.排气旋钮;3.连通管;4.主机 2.旁通管与旁通阀 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动。为了避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管(图中未标出),通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调压分流量至蓄水箱的阀门,即旁通阀,实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。 3.稳压筒 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接由2只充水(不满顶)之密封立筒构成。 电测仪 由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点(图4.2)。压差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 三、实验原理 由达西公式 得 (7.1) 另由能量方程对水平等直径圆管可得 (7.2) 压差可用压差计或电测。 四、实验方法与步骤 准备I 对照装置图和说明,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理;检查蓄水箱水位g d L h f 22 υλ=2222)/4(212Q h K Q d L gdh L gdh f f f === πυλL gd K 852π=γ)(21p p h f -=

水头损失总结(知识材料)

第三章液流型态和水头损失 第一节水头损失及其分类 一、水头损失产生的原因 实际液体都有粘滞性,实际液体在流动过程中有能量损失,主要是由于水流与边界面接触的液体质点黏附于固体表面,流速u为零,在边界面的法线方向上u从零迅速增大,导致过水断面上流速分布不均匀,这样相邻流层之间存在相对运动,有相对运动的两相邻流层间就产生内摩擦力,水流在流动过程中必然要克服这种摩擦阻力消耗一部分机械能,这部分机械能称为水头损失。 单位重量液体从一断面流至另一断面所损失的机械能称为两断面间的能量损失,也叫水头损失。 粘滞性的存在是液流水头损失产生的根源,是内在的、根本的原因。但从另一方面考虑,液流总是在一定的固体边界下流动的,固体边界的沿程急剧变化,必然导致主流脱离边壁,并在脱离处产生旋涡。旋涡的存在意味着液体质点之间的摩擦和碰撞加剧,这显然要引起另外的较大的水头损失。因此,必须根据固体边界沿程变化情况对水头损失进行分类。 水流横向边界对水头损失的影响:横向固体边界的形状和大小可用水断面面积A与湿周Χ来表示。湿周是指水流与固体边界接触的周界长度。湿周x不同,产生的水流阻力不同。比如:两个不同形状的断面,一正方行,二扁长矩形,两者的过水断面面积A相同,水流条件相同,但扁长矩形渠槽的湿周x较大,故所受阻力大,水头损失也大。如果两个过水断面的湿周x相同,但面积A不同,通过同样的流量Q,水流阻力及水头损失也不相等。所以单纯用A或X来表示水力特征并不全面,只有将两者结合起来才比较全面,为此,引入水力半径的概念。 水力学中习惯上称 χ A R= 为水力半径,它是反映过水断面形状尺寸的一个重要的水力要 素。 水流边界纵向轮廓对水头损失的影响:纵向轮廓不同的水流可能发生均匀流与非均匀流,其水头损失也不相同。 二、水头损失的分类 边界形状和尺寸沿程不变或变化缓慢时的水头损失成为沿程水头损失,以hf表示,简称沿程损失。 边界形状和尺寸沿程急剧变化时的水头损失称为局部水头损失,以hj表示,简称局部损失。 从水流分类的角度来说,沿程损失可以理解为均匀流和渐变流情况下的水头损失,而局部损失则可理解为急变流情况下的水头损失。

管路沿程水头损失实验

管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1.加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制h曲线; l g V l g f 2.掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的 方法; 3.将测得的Re-f关系值与莫迪图对比,分析其合理性,并且与莫迪图比较,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的实验装置,如图1所示。 图1自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 5.测压计; 6.实验管道 8.滑动测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管路与旁通阀; 13.稳压筒

实验装置配备如下: 1.测压装置:U形管水压差计和电子量测仪。 低压差用U形管水压差计量测,而高压差需要用电子量测仪来量测。电子量测仪(见图2)由压力传感器和主机两部分组成,经由连通管将其接入测点。压 差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 图2 电子量测仪 1.压力传感器; 2.排气旋钮; 3.连通管; 4.主机 2.自动水泵与稳压器: 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气--水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐, 经稳压后再送向实验管道。 3.旁通管与旁通阀: 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动。为避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管,通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门, 即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。设计上旁通阀又是本装置用以调节流量的阀门之一。所以调节流量有两种方法:一是调节实验流量调节阀(见图1);二是调节旁通阀。 4.稳压筒: 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接稳压筒(2只充水不满顶的密封立筒)。

水头损失计算

水头损失 水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。产生水头损失的原因有内因和外因两种,外界对水流的阻力是产生水头损失的主要外因,液体的粘滞性是产生水头损失的主要内因,也是根本原因。水头损失可分为沿程水头损失及局部水头损失两类。 目 录 ?1计算方法 ?2沿程水头损失 ?3局部水头损失 1计算方法 单位重量的水或其他液体在流动过程中因克服水流阻力作功而损失的机械能,具有长度因次。水头损失可分为沿程水头损失hf及局部水头损失hj两类。 2沿程水头损失 克服沿程摩擦阻力作功而损失的水头,它随着流程长度而增加。恒定均匀管流沿程水头损失的达西-魏斯巴赫公式式中g为重力加速度;d、l、v为管道直径、流段长度、断面平均流速;λ为无因次系数,称为沿程摩阻系数。式(2)亦适用于明渠水流,式中管径d须代以明渠水力半径R(见谢才公式)的4倍。德国学者J.尼库拉德塞曾用人工砂粒粗糙的办法进行系统试验, 结果绘成以1g(100λ)及lgRe(雷诺数,ν为液体运动粘滞系数)为纵横坐标,以相对粗糙度r0/κs(r0为圆管半径,κs为砂粒粗糙高度)为参数的曲线图。图中ɑb线代表层流区,。c 以右为紊流区,又可分为三个流区:①光滑区(cd线), λ=f(Re);②完全粗糙区

(ef线以右的B区)属充分发展了的紊流, , ,又称阻力平方区;③过渡粗糙区(cd、ef线间的A区),λ=f(Re,κs/r0)。b、c之间为层流转变为紊流的过渡区,试验点子乱,范围狭窄,一般可作紊流对待。b点,Re≈2300;c点Re≈4000。明渠均匀流的λ值也有类似的变化规律。 工程界习惯沿用一些经验公式和图表计算沿程水头损失。明渠流实际上多属阻力平方区,广泛采用谢才公式和曼宁公式。 3局部水头损失 在流动局部地区因边界急局改变引起流动急剧调整、消耗能量而损失的水头。管渠中进水口、弯段、门槽、断面突然扩大或突然收缩,管道中设置阀门、接头或其他配件,常引起流动分离并发生旋涡。旋涡的形成与衰减及流速分布的急剧改变均会消耗液体机械能。高雷诺数下的水流试验表明,局部水头损失近似地与该局部地区的特征流速水头成正比,即: (3) 局部水头损失系数ζ的大小基本上取决于流动的几何条件,如断面急剧改变前后的面积比,弯管相对曲率半径,阀门的形状和尺寸等,ζ值由实验测定。低雷诺数流动的ζ值不仅与流动几何条件而且与流动状态(Re值)有关。

管道水头损失产生原因及计算

流体力学二类考核 指导老师:冯亮花——小组成员:蒙伦智、周肖、王桐

供水管道水头损失产生原因及计算 摘要:水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失,根据边界条件的不同把水头损失分为两类:对于平顺的边界,水头损失与沿程成正比的称为沿程水头损失,用hf 表示;由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失,用hj 表示,两者的计量单位都为米。 关键词:水头损失 原因 计算 真空有压流 1.在分析水头损失产生原因之前,首先应该明确两个概念。 1.1水流阻力 水流阻力是由于固体边界的影响和液体的粘滞性作用,使液体与固体之间、液体内有相对运动的各液层之间存在的摩擦阻力的合力,水流阻力必然与水流运动方向相反。 1.2水头损失 水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失。其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因,液体的粘滞性是产生水头损失的内因,也是根本原因。根据边界条件的不同把水头损失分为两类:对于平顺的边界,水头损失与流程成正比的称为沿程水头损失,用hf 表示;由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而列起的水头损失称为局部水头损失,用hj 表示,两者的计最单位都为米。 由水头损失所产生的能量消耗,将直接影响供水水泵的选型,管道材质与内径的确 定,增加机械能损耗,这一直是水利工作者在给水工程设计过程中想要尽量减小的设计 因子,要想将水头损失降低到最低限度,就要了解水头损失产生的真正原因。 2.水头损失产生的原因 2.1供水管道的糙率是产生沿程水头损失的外部原因,也是直接原因。 在理想的状态下,液体在管道内部流动是不受管道内壁影响的,但由于现在市场上 供应的各种管材,内壁绝对光滑的材质是不存在,现有的技术只是尽量减小管道材质的 糙率(即粗糙度,一般用n 表示)。如给水用的PVC 管,管道内壁糙率为一般取值0.009,球墨铸铁给水管道内壁糙率一般取值0.012-0.0 1 3,其它管材糙率国家都有相应的技术标 准。 由于管道糙率的存在,使的水流在行进过程液体与固体接触面产生摩擦阻力,水流 消耗动能,产生沿程水头损失。对沿程水头损失的计算可以参照如下经验公式。 经验公式: 3 16222**n *16*35.6h d L Q f π= — 哈森—威廉斯公式: 公式中:hf-沿程水头损失 d —管道内径

局部水头损失实验答案

《局部水头损失》实验报告 开课实验室:DA129 学院 年级、专业、班 姓名 成绩 课程 名称 流体力学与水泵实验 实验项目 名 称 局部水头损失实验 指导教师 教师评语 教师签名: 年 月 日 一、实验目的 1.掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能; 2.通过对圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析,熟悉用理论分析法和实验法建立函数式的途径; 3.加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验原理 写出局部阻力前后两断面的能量方程,根据推导条件,扣除沿程水头损失可得: 1.突然扩大 采用三点法计算,下式中21-f h 由32-f h 按流长比例换算得出: 实测时,]]2)[(]2)[(2122 222111-+++-++=f j h g av p z g av p z h γγ,2 12/g av h j =ξ 理论时,221)1(A A -='ξ,g av h j 22 1ξ'=' 2.突然缩小 采用四点法计算,下式中b 点为突缩点,b f h -4由43-f h 换算得出,5-fb h 由6 5-f h 换算得出。 实测时,])2)[())2)[(5 2 55542 4 44--+++--++=fb b f j h g av p z h g av p z h γ γ,g av h j 2/2 5=ξ 经验方程式:)1(5.04 5 A A -='ξ

二、使用仪器、材料 1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱 5.溢流板 6.稳水孔板 7突然扩大试验管段8.测压针9.滑动标尺10测压管11.突然收缩试验管段12实验流量调节阀 三、实验步骤 1、熟悉有关仪器,记录有关参数。 2、打开电源供水,带水箱溢流恒定后全开流量调节阀,排除实验管道中的滞留气体。管道内气体排净后关闭流量调节阀,检查测压管液面是否齐平‘ 3、全开流量调节阀,待流量稳定后,测记测压管读数,同时用体积法测记流量,并计算通过各管道的流速,同时读取测压管液面读数。 4、调节流量调节阀开度,逐级放大流量,重复步骤3,测试5组流量,并计入表中。 5、实验完成后关闭泄水阀,检查测压管液面是否齐平,否则,需重做。齐平后关闭电源,将仪 器恢复到实验前状态。

水管系统各部件局部阻力系数

并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15% 双管异程:25% 附录C 当量长度表

所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。 特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。 关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。 另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。例如将开式系统的水泵

放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了! 1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O): Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K) △P1为冷水机组蒸发器的水压降。 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.6 2、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。 1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。 2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m 范围内,管径较大时,取值可小些。 3.空调未端装置阻力:末端装置的类型有风机盘管机组,组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的,许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。 4.调节阀的阻力:空调房间总是要求控制室温的,通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大,则阀门的控制性能好;若取值小,则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3,于是,二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。 根据以上所述,可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失,也即循环水泵所需的扬程: 1.冷水机组阻力:取80kPa(8m水柱); 管路阻力:取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m,则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%,则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa(14m水柱); 3.空调末端装置阻力:组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大,故取前者的阻力为45kPa( 4.5水柱); 4.二通调节阀的阻力:取40kPa(0.4水柱)。 5.于是,水系统的各部分阻力之和为:80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(30.5m水柱) 6.水泵扬程:取10%的安全系数,则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。 根据以上估算结果,可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围,尤其应防止因未经过计算,过于保守,而将系统压力损失估计过大,水泵扬程选得过大,导致能量浪费。 (1)冷、热水管路系统 闭式水系统 Hp=hf+hd+hm (10-13) 式中hf、hd——水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,Pa

相关文档
最新文档