直管沿程水头损失的测定
05沿程水头损失量测实验报告
沿程水头损失量测实验报告一、实验原理1. 对于通过直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为：h gpz g p z h f ∆ρρ=+-+=)()(2211， 即上下游量测断面的比压计读数差。
沿程水头损失也常表达为：，称为沿程水头损失系数，l 为上下游量测断面之间的管段长度，d 为管道直径，v 为断面平均流速。
若在实验中测得h ∆和断面平均流速，则可直接得到沿程水头损失系数：2. 不同流动型态及流区的水流，其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。
层流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1次方成正比；紊流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1.75~2.0次方成正比。
3. 沿程水头损失系数λ是相对粗糙度与雷诺数的函数，k s 为管壁当量粗糙，（其中为水的运动粘滞系数）。
4. 圆管层流流动，5. 光滑圆管紊流流动可取.可见在层流流动和紊流光滑区，沿程水头损失系数只取决于雷诺数。
6. 粗糙圆管紊流流动2)74.12/lg 2(1+=sk d λ，沿程水头损失系数完全由粗糙度决定，与雷诺数无关，此时沿程水头损失与断面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙区通常也叫做‘阻力平方区’。
7. 在紊流光滑区和紊流粗糙区之间存在过渡区，此时沿程水头损失系数与雷诺数和粗糙gv d l h f 22λ=λg v d l h22∆=λd k s e R νvd R e =νeR 64=λ413164.0eR =λ)10(5<e R λλλ度都有关。
8. 粗糙系数n 可按下列公式进行计算：，式中R 为管道的水力半径，圆管的水力半径R = d /4，该式适用于紊流粗糙区。
二、实验装置本实验分别在直径不同的玻璃管、细铜管、粗铜管、粗铁管和人工加糙管中进行。
由于不同管道中流量和水头损失的数值差别很大，故采用不同的量测方法。
各组可按照所选管道，采用相应的设备及量测仪器。
本实验对于各种管道均采用比压计（或水银比压计）量测水头损失，流量的量测分别用三角堰、体积法进行。
流体力学实验沿程水头损失实验
流体力学实验沿程水头损失实验1、实验背景流体力学实验沿程水头损失实验，是检测管道内沿程水头损失的一种实验。
水头损失是指在流体穿越管道时，因管道内部阻力的影响而导致的水头的损失，有时也被称作“压降”、“水柱损失”或“支路损失”。
2、实验简介流体力学实验沿程水头损失实验，以水为试介质研究水力学系统中管段内部沿程水头损失情况。
实验中，试介质以恒定流量从原始口流进管段，然后在管段的各个流量节点处（一般为管段的头、中、尾端）测量出口水头，以计算各流量节点的沿程水头损失力学量。
3、实验装置实验装置由源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱组成。
在源池中放入水，流量计控制入口水流量，管道段1将水从源池传输至水头测量箱，通过水头测量箱测量出口水头，管道段2从水头测量箱传输至终端保持绝对空间关系；准确流量计用于控制入口水流量，并以L/s作为单位。
4、实验方法（1）连接实验装置：将源池、管道段1、管道段2、准确流量计及水头测量箱依正确方法接连，并安排管道段1和管道段2在上下水头测量箱之间的水管分布形状为等距、均匀曲线分布。
（2）进行实验：在管段中逐步增加流量，记录出口水头及入口流量，并计算管段沿程水头损失量。
控制流量的步进及时间间隔，根据实验要求调节，实验中流量控制最好以步进方式增加，以获得较大量程的测量结果。
（3）测量出口水头：采用水头测量箱测量出口水头，并及时记录出口水头，一般多次测量后取平均值，以真实反映出口水头。
（4）数据处理：根据测量的结果，绘制出管段入口流量-出口水头的曲线，拟合该曲线，确定各流量点沿程水头损失量。
5、实验结果探讨通过流体力学实验沿程水头损失实验可以获得管段内各流量点的沿程水头损失量，从而更客观地分析管道水力特性，为更精确地计算水力系统水头和流量，以及实施管段针对性设计提供支持。
水力学 沿程水头损失演示实验
水力学 流体力学
课程教学实验指示书
沿程水头损失量测实验
原理简介
z 对于通过直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为：
hf
= (z1 +
p1 ρg
)
−
(
z
2
+
p2 ) = Δh ， ρg
即上下游量测断面的比压计读数差。沿程水头损失也常表达为：
hf
=λ
l d
v2 2g
，
的变化规律。
3. 根据紊流粗糙区的实验结果，计算实验管壁的粗糙系数n值及管壁当量粗糙ks值，并与莫
迪图比较。
实验步骤
1. 预习实验指示书，认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。 2. 查阅用测压管量测压强和用体积法或三角堰法量测流量的原理和步骤。
沿程-2
3. 开启上下游阀门排气，检查下游阀门全关时，各个测压管水面是否处于同一水平面上。 如不平，则需排气调平。
z 粗糙系数 n 可按下列公式进行计算：
n=
λ
1
R6
，
8g
式中 R 为管道的水力半径，圆管的水力半径 R = d/4，该式适用于紊流粗糙区。
实验设备
本实验分别在直径不同的玻璃管、细铜管、粗铜管、粗铁管和人工加糙管中进行。由于 不同管道中流量和水头损失的数值差别很大，故采用不同的量测方法。各组可按照所选管道， 采用相应的设备及量测仪器。
注意事项
1. 实验时一定要待水流恒定后，才能量测数据。 2. 两个以上同学参加量测实验，读测压管高程、掌握阀门、测量流量的同学要相互配合。 3. 注意爱护秒表等仪器设备。 4. 实验结束后，将上游阀门关闭。
附：直角形三角薄壁堰流量公式
沿程水头损失量测实验实验报告
沿程水头损失量测实验实验报告沿程水头损失实验沿程水头损失实验前言：确定沿程水头损失，首先得弄清沿程阻力系数的变化规律。
1933年尼古拉兹采用不同粒径的人工粗砂粘于管道内壁模拟粗糙的方法进行了一系列管道实验，得出了管道沿程阻力系数变化的一般规律。
（1）雷诺数Re2000 时，水流为层流，?与Re呈倒数关系，且?=64/Re. （2）2000Re4000 时，层流向紊流过渡，Re 为?的主要影响因素.（3）Re4000 时，水流处于紊流状态：（a）当Re较小时，由于粘性底层较厚，从而掩盖了圆管内壁粗糙度，流动处于紊流光滑区，?只与Re 有关，即λ=f（Re）；（b）当Re 很大时，管壁糙面凸起完全深入管内紊流流核，沿程阻力主要受水流流经管壁糙面凸起时形成的小旋涡影响，流动处于紊流粗糙区，λ由相对粗糙度Δ/R（R为水力半径，下同）决定，λ=f（Δ/ d）；（c）当Re 介于紊流光滑区与粗糙区之间时，λ由Re 和Δ/d 共同决定，流动处于紊流过渡粗糙区，λ=f（Δ/d，Re）。
1937 年泰科斯达在人工加糙明渠中进行了沿程阻力实验，得出了与尼古拉兹实验相似的论，说明管流和明渠流具有相同的变化规律.为满足工程实际应用的需要，人们通过实验总结出许多经验或半经验公式λ如适用于紊流光滑区的布拉修斯公式，适用于过渡粗糙区的柯—怀公式，适用于紊流光滑区的尼古拉兹经验公式，莫迪图经验公式，本实验采用莫迪图经验公式进行对比分析。
摘要：本次实验内容有，测量沿程阻力系数?，通过与莫迪图对比分析其合理性，提高实验成果分析能力；绘制lghf?lgV曲线，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。
实验原理 LV2hf??d2g 由达西公式2gdhf12gdhf?2hf2(d/Q)?K22L?L4Q得K??2gd5/8L其中hf为水头损失，?为沿程阻力系数，L为管道长度、d为管道内径，V为平均流速，另由能量方程对水平等直径圆管可得hf?(p1?p2)/h△h为测压管的液面高差实验装置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；记录有关实验常数：工作管内径d和实验管长L。
沿程水头损失实验
沿程水头损失实验..
沿程水头损失实验是通过设计实验，测定水流通过水管、水槽等管道的沿程水头损失，以研究其中流体力学和输水技术问题的实验方法。
实验步骤：
1.准备实验仪器，包括水泵、流量计、压力计、水管、水槽等。
2.将实验仪器连接好，并预备好测量所需的参数，如水流量、
水管径等。
3.将水泵启动，调节流量和压力，使水流通过管道。
4.在测量各轮水头损失的同时，记录流量、压力等参数，以便
后续分析。
5.根据所得数据计算出各段水头损失的数值，并分析其原因。
实验注意事项：
1.实验中需要精确测量各项参数，如流量、压力等，以保证数
据的准确性。
2.水泵和管道等设备要保持良好的状态，以确保实验的稳定性
和精确性。
3.实验过程中需要注意安全问题，如防止水管爆裂等设备异常
情况的发生。
4.实验结束后要清理实验仪器，保持其干净整洁。
沿程水头损失 实验报告
沿程水头损失实验报告沿程水头损失实验报告引言：沿程水头损失是指水流在流动过程中由于各种因素的作用而导致能量损失的现象。
在工程设计和水力学研究中，准确估计和控制沿程水头损失对于保证工程安全和水资源的合理利用至关重要。
本实验旨在通过实际测量和分析，探究沿程水头损失的特点和影响因素，为相关领域的研究和应用提供参考。
实验装置与方法：本实验采用了一条直管道模型，模拟了实际工程中的水流情况。
实验装置包括进水管、直管道和出水管，通过调节流量控制阀来控制水流的速度。
实验中使用了压力传感器和流量计等仪器设备，对水流的压力和流速进行了测量。
实验过程与结果：首先，我们设置了不同的流量条件，分别测量了不同位置处的水流压力和流速。
通过实验数据的分析，我们得到了沿程水头损失的变化规律。
结果表明，在相同流量条件下，沿程水头损失随着流动距离的增加而逐渐增大。
这是因为水流在通过直管道时，受到了阻力、摩擦和弯曲等因素的影响，从而导致了能量的损失。
同时，我们还发现水头损失的增加速度随着流量的增加而加快，这意味着在高流量条件下，沿程水头损失更为显著。
进一步分析发现，沿程水头损失还受到管道粗糙度、流速和管道长度等因素的影响。
实验中我们通过改变管道的材质和长度，以及调节流量控制阀来模拟不同工程条件下的水头损失情况。
结果表明，管道的粗糙度越大，水头损失越明显；管道长度的增加也会导致水头损失的增加。
此外，流速的变化对水头损失的影响较为复杂，低流速时水头损失较小，但过高的流速同样会导致能量的损失。
讨论与结论：通过本次实验，我们对沿程水头损失的特点和影响因素有了初步的认识。
实验结果表明，沿程水头损失是一个复杂的现象，受到多种因素的综合影响。
在实际工程中，我们应该根据具体情况，综合考虑各种因素，并采取相应的措施来减小水头损失，提高水流的利用效率。
总之，沿程水头损失是水力学研究和工程设计中的一个重要问题。
本实验通过实际测量和分析，揭示了水头损失的变化规律和影响因素，为相关领域的研究和应用提供了参考。
流体力学实验-沿程水头损失实验
(三）沿程水头损失实验一、实验目的要求：1、掌握管道沿程阻力系数的测量技术和应用气—水压差计及水—水银多管压差计测量压差的方法；2、加深了解圆管层流和湍流的沿程损失随平均流速变化的规律；R曲线与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验结果分析能力。
3、将测得的λ～e二、实验装置：Array自循环沿程水头损失实验装置图本实验装置如图8.1所示，图中：1.自循环高压恒定全自动供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.水压差计；5.测压计6. 实验管道；7.水银压差计；8.滑动测量尺；9. 测压点； 10. 实验流量调节阀门； 11.供水管与供水阀； 12.分流管与分流阀。
hh三、实验原理：由Darcy-Weisbach 公式g d l h f 22νλ= 得沿程损失系数222Q h Kl dgh f f ==νλ其中：l gd K 852π=四、实验方法与步骤：1、搞清各组成部件的名称、作用及工作原理。
检查蓄水箱水位并记录有关实验常数。
2、供水装置有自动启闭功能，接上电源以后，打开阀门，水泵能自动开机供水，关掉阀门， 水泵会随之断电停机。
若水泵连续运转，则供水压力恒定，但在供水流量很小时（如层流实验）,水泵会时转时停，供水压力波动很大。
旁通阀门12的作用是为了小流量是用分流来增加水泵的出水量，以避免时转时停造成的压力波动现象。
3、排气：按下列程序进行[对水压差计] 开启分流阀12 / 松开止水夹 / 开启供水阀11 / 启闭流量调节阀10若干次 / 关闭阀11 / 开启阀10 / 旋开旋塞F1 /（待水压差计中水位降至近零高程）再拧紧F1 / 开启阀10和11。
[对调压筒充水排气] 当筒中水位过低（接近进口高程时）,开启供水阀11 / 关闭调节阀10 / 斜置调压筒，自动充水至2/3以上筒高 / 启闭阀10若干次，直至气泡排尽为止。
4、不允许水压计上的止水夹没有夹紧时，用水银差压计进行大流量实验，否则会使"U"型测压管内的气体流入连通管里，而且测压点上的水静压能有部分转换成流速动能，造成实测水银压差严重失真。
4.沿程水头损失实验
湍流实验测量时用管夹关闭压差计连通管，压差由数显压差仪测量，流量用
智能化数显流量仪测量。
验 1) 调零。启动水泵，全开阀 11，间歇性开关旁通阀 13 数次，以排除连通管
实 中的气泡。然后，在关闭阀 11 的情况下，管道中充满水但流速为零，此时，压差
学 仪和流量仪读值都应为零，若不为零，则可旋转电测仪面板上的调零电位器，使
由伯努利方程可得
hf
=
(z1
+
p1 ρg
)
−
(z2
+
p2 ρg
)
=
∆h
沿程水头损失 hf 即为两测点的测压管水头差∆h，可用压差计或电测仪测得。
-3-
2．圆管层流运动
λ = 64 Re
3．管壁平均当量粗糙度∆在流动处于湍流过渡区或阻力平方区时测量，可由 巴尔公式确定
1 = −2lg[ ∆ + 4.1365(ν d ) 0.89 ]
过均压环与测点管嘴相连通。
(5) 本实验仪配有压差计 4（倒 U 型气-水压差计）和压差仪 8，压差计测量范
验 围为 0~0.3 mH2O；压差电测仪测量范围为 0~10 mH2O，视值单位为 10-2 mH2O。
实 压差计 4 与压差电测仪 8 所测得的压差值均可等值转换为两测点的测压管水头
学 差，单位以 m 表示。在测压点与压差计之间的连接软管上设有管夹，除湍流实验
− −
lg hf1 lgv1
。将从图上求得的
m
值与已知各流区的
m
值进行
比较验证。
(3)完成设计性实验。
-4-
六、 分析思考题 1．为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？实验管道倾斜安装是否影响实
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测次
水堰高度 h(mm)
流量 Q(cm3 s)
流速V (cm s) 雷诺数 Re = u.d
υ 水头损失 h f = h1 − h2 达西摩擦因子 λ
六、实验要求：
1. 用双对数纸绘制 hf ~ V 的关系曲线并确定指数关系 m 的大小。 2. 用双对数纸绘制 λ ~ Re 的关系曲线并分析 λ 的变化规律。
七、实验思考题： 1. 为什么水比压计中读数差就是沿程水头损失，试验管道安装成向下倾斜是否影响实验成
果？
2. 如果把水流改为气流进行实验能否得到同样的 hf ~ V 和 λ ~ Re 关系曲线？
3. 若工程上需要测定塑料管的 λ 值，应如何进行实验？
3
3.9 直管沿程水头损失测定实验
一、实验目的 1. 掌握测量管道达西摩擦因子 λ 的方法。 2. 分析园管定常流动的水头损失规律，测定在各种情况下水头损失hf与平均流速u的关系，
λ随Re及相对粗糙度的变化规律，并与理论公式比较。 3. 了解本实验设备概貌及测试仪表的原理及方法。
二、实验装置
1. 进水阀; 2.调节阀; 3.试验管; 4.测试点; 5.测压管; 6.出水调节阀; 7.水堰流量计
本实验分别在不同直径、不同相对粗糙度的直管中进行。直管一端用进水阀与高位水 箱相连，另一端与出水阀相连。实验时，水泵将水从地下水库中泵入高位水箱，高位水箱靠 溢流管来维持水位的不变。实验用水从高位水箱流经进水阀流入试验直管后，从出水阀经三 角堰流回地下水库。
由于管道中流量和水头损失数值变化很大，因此采用不同的测量方法。如在流量较大时 采用水比压计测量水头损失，用三角堰测量流量。
与读测压计应步调一致。
五、实验数据记录 1、光滑管沿程水头损失测定：
管子内径 D = 测点距离 L =
cm , 截面积 A =
____ cm2
e
cm ， 斜管比压计倾斜度 α = _______
水温 T = _______0C, 运动粘度 υ = _________ cm s 2
测次
水堰高度 h(mm)
湍流过渡粗糙区
hf
∝ V 1.75−2 ，
λ
=
f
⎛ ⎜⎝
Re,
ε d
⎞ ⎠⎟
(没有统一规律)
湍流完全粗糙区
hf ∝ V 2
λ=
1
⎛ ⎜⎝
2
lg
d 2ε
+
1.74
⎞2 ⎟⎠
式中 ε 为管壁粗糙度，雷诺数 Re = Vd （ν 为水的运动粘度）。 ν
四、实验注意事项： 1、实验时必须先开水泵，当高位水箱保持水位不变（即出现溢流）时才能进行试验。 2、检查比压计、流量计等初始位置是否正常，若有气泡或不正常状应先排除故障。 3、按顺序改变不同流量。每改变一次流量都需要等待几分钟，让水稳定后再测量。读流量
三、实验原理
理想流体流过管道时，在任意两截面上流体能量方程为：
p1 ρg
+
V12 2g
+
z1
=
p2 ρg
+
V22 2g
+
z2
实际流体流过管道时，由于粘性作用流体和管壁摩擦形成能量损失，即管路的沿程阻力损失， 用水头高度表示为hf。能量方程为：p1 ρg源自+V12 2g
+
z1
=
p2 ρg
+
V22 2g
+
2
流量 Q(cm3 s)
流速V (cm s) 雷诺数 Re = u.d
υ 水头损失 h f = h1 − h2 达西摩擦因子 λ
2、粗糙管沿程水头损失测定：
管子内径 d = 测点距离 L =
cm , 截面积 A =
____ cm2
cm ， 斜管比压计倾斜度 α = _______
水温 T = _______0C, 运动粘滞系数 υ = _________ cm s 2
式中 h f 为测量段沿程损失水头，V 为解面平均速度，等于流量除截面积，L 为测量段长度，
λ 为达西摩擦因子。
在不同流态下 h f 和V 的函数关系，及 λ 的常用计算公式如下
层流区 湍流光滑区
hf ∝ V hf ∝ V 1.75
λ = 64 Re
λ = 0.3164 Re0.25
( 4000 < Re < 105 )
z2
+
hf
因管径不变V1 = V2 ，管道水平 z1 = z2 ，方程简化为
1
hf
=
p1 ρg
− p2 ρg
说明通过测量始端与终端截面侧壁上测压孔的测压管水头差来确定沿程水头损失。
理论和实践均证明，沿程水头损失
hf
与管长
L
及平均流速水头
V2 2g
成正比，与管路直
径 d 成反比，称为达西公式
hf
=λ LV2 d 2g