管路沿程阻力测定实验报告
管路沿程阻力测定
管路沿程阻力测定一、实验目的1、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λ与Re 的关系； 3,、测定流体经过管件时的局部阻力，并求出阻力系数ζ； 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，会引起压强的损耗。
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的大小，形状的改变所引起的局部阻力。
1.沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现为压强降低：2/)2(// hf ∧••=∆=u d l p λρ流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压强降低。
湍流流动时，影响阻力因素十分复杂，目前不能完全用理论的方法求解，必须通过研究规律。
为减少实验工作量，扩大试验结果的应用范围，可采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。
影响阻力损失的因素有：1）流体性质：密度ρ，粘度μ；2）管路的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度ε； 3）流动条件：流速u 。
有变量关系进行组合，得到无因次式，引入： )/(Re,d εϕλ= 得到公式：2/)2(// hf ∧⋅⋅=∆=u d l p λρ上式中λ为直管摩擦系数，滞流时，R /64=λ；湍流时，λ与Re 的关系受管壁粗糙度的影响，许实验测得。
根据伯努利方程可知，流体通过直管的严程阻力损失，课直接测量液柱压差计的读数R (m)算出: )(水指ρρ-=∆R p g其中：指ρ—压差计中指示剂的密度（kg.m -3）。
本实验以水银作为指示剂，另一流体为水。
2.局部阻力局部阻力通常有两种表示方法：当量长度法和阻力系数法。
1）当量长度法：流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号le 表示。
这样，就可以用直管阻力公式来计算局部阻力损失。
而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长度为l ，各种局部阻力的当量长度值和为∑e l ，则流体在管路中流动时总阻力损失∑f h 为：()[]2/)2(/∧⋅+⋅=∑∑u d l l h e f λ2）阻力系数法：流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数h p 表示：2/)2(∧⋅=u h p ζ 式中：ζ—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 ）。
沿程阻力系数测定-实验报告
沿程水头损失实验实验人 XXX 合作者 XXX XX 年XX 月XX 日一、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lgh f ～-lg v 曲线； 2．掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用压差计的方法；3．将测得的R e -λ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、实验设备本装置有下水箱、自循环水泵、[供水阀、稳压筒、实验管道、流量调节阀]三组，计量水箱、回水管、压差计等组成。
实验时接通电源水泵启动，全开供水阀，逐次开大流量调节阀，每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量越小，稳定时间越长；测流量时间不小于8-10秒；测流量的同时，需测记压差计、温度计[自备，应挂在水箱中]读数。
三根实验管道管径不同，应分别作实验。
三、实验原理由达西公式g v d L h r 22⋅⋅=λ 得222422⎪⎭⎫⎝⎛==d Q L gdh Lv gdh f f πλ=K ×h f ／Q 2 另有能量方程对水平等直径圆管可得γ21P P h f -=对于多管式水银压差有下列关系h f =（P 1－P 2）／γw =（γm ／γw －1）(h 2－h 1+h 4－h 3)=12.6△h m Δh m = h 2－h 1+h 4－h 3 h f —mmH 2O四、实验结果与分析实验中，我们测量了三根管的沿程阻力系数，三根管的直径分别为10mm ，14mm ，20mm 。
对每根管进行测量时，我们通过改变水的流速，在相距80cm 的两点处分别测量对应的压强。
得到表1至表3中的实验结果。
相关数据说明：水温29.4℃，对应的动力学粘度系数为20.01/cm s ν=流量通过水从管中流入盛水箱的体积和时间确定。
水箱底面积为22020S cm =⨯，记录水箱液面升高12h cm =（从5cm 到17cm 或者从6cm 到18cm ）的时间t ，从而计算出流量34800(/)()Sh Q cm s t t s ==； 若管道直径为D ，则水流速度为24Qv Dπ=； 对三根管进行测量时，测量的两点之间距离均为80L cm =； 雷诺数Re vDν=；计算沿程阻力系数：层流164Reλ=；紊流0.2520.316R e λ-= 测量沿程阻力系数：2/f Kh Q λ=，其中25K /8gD L π=，29.8/g m s =第一根管表-1（521110,15.113/D mm K cm s ==）第二根管表-2（522214,81.280/D mm K cm s ==）第三根管表-3（523320,483.610/D mm K cm s ==）通过对三根管的相关计算，我们发现实验测出的沿程阻力系数远远比层流情况下的计算值大，将近大一个数量级。
实验一 管路沿程阻力测定
实验一 管路沿程阻力测定一． 实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。
2. 测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re 的关系3. 测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。
4. 学会压差计和流量计的使用。
二． 实验原理 1. 沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻阻力损失表现为压强降低：pp p h f 21-=湍流十分复杂需通过实验研究。
影响阻力损失因素：密度ρ，粘度μ，管径d ，管长l ，管壁粗糙度ε，流速u 。
变量关系式：△P=f （d ，l ，μ，ρ，u ，ε） 引入λ=φ（dR e ε,）则变为：22ud l ph f λρ=∆=上式中：λ称直管摩擦系数，滞流时，λ=64/e R ;湍流时：λ与e R 关系受管壁粗糙度影响。
由伯努利方程知沿程阻力损失由R 算出：ΔP=R （ρ指-ρ水）g2. 局部阻力当量长度法：2.2u d l l h e f ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∑∑λ l 是管路长度，∑e l 是当量长度之和。
阻力系数法：2.2uh p ξ=ξ-局部阻力系数，无因次， u-在小截面管中流体的平均速度（m/s ）p h 可由伯努利方程由读数R 求出，流速u 的计算：u=24/dV s π（m/s ）三． 实验装置与流程1. 本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长20m ，管径（公称直径）0.0021m ，闸阀D=3/4 1) 测量仪表：U 形压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计 2) 循环水泵。
3) 循环水箱。
4) DZ15-40型自动开关。
5)数显温度表2.流程四．实验操作步骤及注意事项1.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
2.启动循环水泵。
3.排气：（1）管路排气（2）测压管排气（3）关闭平衡阀，缓慢旋转压差计上放气阀排除压差计中的气泡，排气完毕，4.读取压差计零位读数。
5.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定试验点，测量直管部分阻力和局部阻力。
管路沿程阻力实验
实验课目名称：管路沿程阻力实验
姓名：
学号：
日期：
一、 实验目的
1． 验证沿程水头损失与平均流速的关系。 2． 测定不同管路的沿程阻力系数。 3． 对照雷诺实验，观察层流和紊流两种流态及其转换过程。 二.实验器材及材料 三.实验原理 1．沿程水头损失与流速的关系 对沿程阻力两测点的断面列伯努利方程
线。 5）调节阀门逐次由大到小，共测定 10 次。
五、实验数据记录及分析
1．沿程水头损失与流速的关系实验数据及计算如表 4.1 所示， lg h f lg v 关
系曲线如图 4.2 所示。
仪器常数：d = 2.3cm, A = 4.15 cm2
L=
0.8
m, t=
20 ℃
表 4.1 数据表
No
h1
z1
p1
a1v12 2g
z2
P2
a2 v2 2
2g
hl
因实验管段水平，且为均匀流动，所以
由此得
z1 z2 , d1 d 2 , v1 v2 , 1 2 1, hl h f
hf
p1 y
p2
h
即管路两点的沿程水头损失 h f 等于测压管水头差 h 。
47.7
87.2
81.7
75.97
v lg v
(cm/s) 11.49 1.06 21.01 1.32 19.69 1.29 18.30 1.26
六．老师评审成绩
由此式求得沿程水头损失，同时根据实测流量计算平均流速 v ，将所得 h f 和 v 数
据绘在对数坐标纸上，就可确定沿程水头损失与平均流速的关系。 2．沿程阻力系数的测定 由上面的分析可以得到：
沿程阻力系数的测定
沿程阻力系数的测定
一、实验目的：
1.测定不同雷诺数R e 时的沿程阻力系数λ
2.掌握沿程阻力系数的测定方法
二、设备简图：
三、实验原理：
对Ⅰ，Ⅱ两断面列能量方程式，可求得L 长度上的沿程水头损失 根据达西公式：
1
2
f p p h h γ
γ
=
-
=∆
h ƒ2
.2L
d g
V λ=
用流量计测得流量，（仔细阅读流量计使用方法），并算出断面平均流速，即可求得沿程阻力系数λ
2
2f gdh LV λ=
四、实验步骤
1.开泵、调节进水阀门、使测压管中出现高差。
2.关闭进水阀门、测压管中水位应一平，如仍有高差，说明连接管中有气泡，庆赶净。
3.用流量计量测流量。
沿程阻力系数测定实验报告
d=__________mm L=___________m。
沿程阻力系数实验报告
沿程阻力系数实验报告沿程阻力系数实验报告引言：沿程阻力系数是描述流体在管道中流动过程中受到的阻力大小的一个重要参数。
准确测量沿程阻力系数对于流体力学研究和工程应用具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测量沿程阻力系数，并探讨其与流速、管道直径等因素的关系。
实验装置：本次实验采用的实验装置主要包括：水泵、流量计、压力计、流量调节阀、管道等。
其中，水泵用于提供流体流动的动力；流量计用于测量流体通过管道的流量；压力计用于测量管道中的压力；流量调节阀用于控制流体流动的速度。
实验步骤：1. 首先，将实验装置按照实验要求进行搭建，并将水泵连接到管道系统中。
2. 打开水泵，调节流量调节阀，使流量计示数稳定在一定数值。
3. 记录流量计示数和压力计示数，并计算流速和压力差。
4. 重复上述步骤，改变流量调节阀的开度，记录不同流速下的流量计示数和压力计示数。
5. 根据实验数据，计算沿程阻力系数。
实验结果：根据实验数据，我们得到了不同流速下的流量计示数和压力计示数。
通过计算，得到了相应的流速和压力差。
进一步分析实验数据，我们得到了不同流速下的沿程阻力系数。
讨论与分析：通过实验结果的分析，我们可以得到以下结论：1. 沿程阻力系数与流速呈正相关关系。
随着流速的增加，沿程阻力系数也会增加。
这是因为流速增加会导致流体分子之间的相互碰撞增加，从而增加了阻力。
2. 沿程阻力系数与管道直径呈反相关关系。
管道直径越大，沿程阻力系数越小。
这是因为管道直径增大会减小单位面积内的流体流速，从而减小了阻力。
3. 沿程阻力系数与流体的黏度有关。
黏度越大，沿程阻力系数越大。
这是因为黏度大的流体分子之间的相互作用力较大，从而增加了阻力。
结论：通过本次实验，我们成功测量了沿程阻力系数，并探讨了其与流速、管道直径、流体黏度等因素的关系。
实验结果表明，沿程阻力系数与流速、管道直径、流体黏度等因素密切相关。
这对于流体力学的研究和工程应用具有重要意义。
致谢：在此，我们要感谢实验指导老师的悉心指导和同组同学的合作。
管路沿程阻力
实验一管路沿程阻力测定一、实验目的1.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，测定摩擦系数λ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ζ。
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，会引起压强损耗。
包括流经直管的沿程阻力以及各种局部阻力。
1.沿程阻力：流体层流流动时：湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，必须通过实验研究其规律。
为减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分次法将各个变量综合成准数关系式。
影响阻力损失的因素：1）流体性质：密度、粘度；2）管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度；3）流动条件：流速u。
组合成：); ;==λ层流时，λ;湍流时，λ需从实验测得。
流体流过直管的沿程阻力损失：指水2.局部阻力：局部阻力的两种表示方法：当量长度法，阻力系数法。
1）当量长度法管路直管长度为l,各种局部阻力长度之和为,流体在管路中流动时总阻力损失为λ2) 阻力系数法流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数U可以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出(m/s)三、实验装置与流程1.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0.021m,闸阀D=1）测量仪表：u形压差计；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4-4.0,仪器1仪表常数599.41次/升，仪器2仪表常数605.30次/升，MMD智能流量仪）2）循环水泵3）循环水箱4）DZ15-40型自动开关5）数显温度表2.流程：10流体流动阻力损失实验流程图（1）水箱（6）放空阀（11）取压孔（2）控制阀（7）排液阀（12）U形压差计（3）放空阀（8）数显温度表（13）闸阀（4）U形压差计（9）泵（14）取压孔（5）平衡阀（10）涡轮流量计四、实验操作步骤及注意事项1.水箱充水至80%。
2.仪表调整。
3.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
管路阻力实验报告
实验三 管路阻力的测定一、实验目的1.学习管路阻力损失h f ，管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法，并通过实验了解它们的变化，巩固对流体阻力基本理论的认识；2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系；3.测定管件、阀门的局部阻力系数。
二、基本原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会产生流体阻力损失。
流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力（流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。
1.λ－Re 关系的测定：流体流经直管时的阻力损失可用下式计算：22u d L h f⋅=λ；－直管阻力损失，式中：kg J h f / L －直管长度，m ；d －直管内径，m ； u －流体的流速，m/s ； λ－摩擦系数，无因次。
已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度（△/d ）的函数，即λ＝（Re ,△/d ）。
为了测定λ－Re 关系，可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管，在一定流速（也就是Re 一定）下测出阻力损失，然后按下式求出摩擦系数λ：为：对于水平直管，上式变：可根据伯努利方程求出阻力损失＝2)(2222121212uu p p g Z Z h h u L d h f f f-+-+-=⋅ρλρ21p p h f -=J/kg其中，21p p -为截面1与2间的压力差，Pa ；ρ流体的密度，kg/m 3。
用U 形管压差计测出两截面的压力，用温度计测水温，并查出其ρ、μ值，即可算出h f ，并进而算出λ。
由管路上的流量计可知当时的流速，从而可计算出此时的Re 数；得到一个λ－Re 对应关系，改变不同的流速，有不同的Re 及λ，可得某相对粗糙度的管子的一组λ－Re 关系。
以λ为纵坐标，Re 为横坐标，在双对数坐标纸上作出λ－Re 曲线，与教材中相应曲线对比。
2.局部阻力系数ζ的测定流体流经阀门、管件（如弯头、三通、突然扩大或缩小）时所引起的阻力损失可用下式计算：22u h f ζ= J/kg式中ζ即为局部阻力系数。
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实验一 管路沿程阻力测定
一 实验目的
1. 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λ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ξ 。
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。
1.沿程阻力
2u d l p
h 2
f ∙=∆=λρ λ称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时，λ与e R 的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。
e 64R =λ
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：()g -R p 水指ρρ=∆
2.局部阻力
1）当量长度法2u d l l h 2e f ∙⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=∑∑λ 2）阻力系数法2
u h 2
p ∙=ξ 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
1.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.
1）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II 的仪表常数为605.30（次/升），MMD 智能流量仪）。
2）循环水泵。
3）循环水箱。
121014134）DZ15-40型自动开关。
5）数显温度表
2.流程：
流体流动阻力损失实验流程图
1）水箱 6）放空阀 11）取压孔
2）控制阀 7）排液阀 12）U 形压差计
3）放空阀 8）数显温度表 13）闸阀
4）U 形压差计 9）泵 14）取压孔
5）平衡阀 10)涡轮流量计
四 实验操作步骤及注意事项
1.水箱充水至80％
2.仪表调整（涡轮流量计﹑MMD 智能流量计仪按说明书调节）
3.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。
4.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）。
5.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。
6.读取压差计零位读数。
7.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s V 、压差1p ∆或者2p ∆。
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。
1 2 3 4 5 6 7
8 9
11 11
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=0.001045762m З/s
u =Vs/0.785d^2=3.020819596m/s
Re =du ρ/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/m З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=du ρ/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λ和Re 的关系，验证伯劳修斯公式。
答：伯劳修斯公式：λ=25.0e
3164.0R 。
当Re=26708.350 时，λ=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。
①先管路排气，②再测压管排气，③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。