管道局部水头损失实验(完成)
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。
gvh 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：22112112122222)1(,2)1(,2A Ag v h A Ag 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。
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。
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。
沿程水头损失实验报告
2.沿程水头损失实验一、实验目的1．通过实验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 ～-lgv 曲线；2．掌握管流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Re-λ关系值与莫迪图对比，提高实验成果分析能力。
二、实验原理对于圆管稳定流动，达西公式给出：gv d L h f 22⋅⋅=λ 对于给定管径、管长的圆管稳定流，由达西公式可得：22522228422Qh K Qh Lgd d Q L gdh Lvgdh f f f f ⨯=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛==ππλ式中：Lgd K 852π=对水平安装的等直径圆管，由能量方程可得：γ21P P h f -=对于指示液，被测液体均为水的U 形管压差计，有：2121h h P P h f -=-=γ式中h f ——测定管段L 的沿程水头损失，cmH 2Oγ——实验水温和大气压力下的水容重三、实验装置1.沿程水头损失实验装置1套，结构示意如图1所示2.秒表1块3.温度计1支4.管径d=1.0cm 。
图1 沿程水头损失实验装置示意图1.水箱（内置潜水泵）2.供水管3.电器插座4.`流回水管5. 整流栅板6. 溢流板7.水箱8. 测压嘴9.实验管道10.差压计11.调节阀门12.调整及计量水箱13.回水管14.实验桌 15旁通管阀门 16 进水阀门本装置有下水箱、自循环水泵、供水阀、稳压水箱、实验管道、流量调节阀，计量水箱、回水管、压差计等组成。
实验时应将管道、胶管及压差计内的空气排出，接通电源水泵启动，开启供水阀，逐次开大流量调节阀，调整两个阀门开度。
每次调节流量时，均需稳定2-3分钟，流量愈小，稳定时间愈长；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。
四、实验步骤1.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，记录有关常数管道内径d ，测量管段长度L ，水箱长a 和宽b ；2.检查储水箱水位（不够高时冲水），旁通阀是否已关闭；3.接通电源，启动水泵，全开进水阀16，水泵自动开启供水，保持溢流板有稍许溢流。
局部阻力损失实验报告
局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验前言：工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。
为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。
管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。
但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。
在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。
例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。
因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。
此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。
摘要：本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与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中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。
进而加深对局部阻力损失的理解。
三、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，下式中实测hje?[(Z1?p1hf1?2由hf2?3按流长比例换算得出。
p2)?)?12g2]?[(Z2?22g2hf12]ehje/12g2理论?e?(1A1A22)hjee,12g22．突然缩小采用四点法计算，下式中B点为突缩点，换算得出。
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。
局部水头损失实验报告
开课实验室：2010年 月 日
学院
城环学院
年级、专业Leabharlann 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、四点法测量局部水头损失与局部阻力系数的技能。
2.验证圆管突然扩大局部阻力系数公式及突然缩小局部阻力系数经验公式。
测点间距；L1-2= ；L2-3= ；L3-4= ；L4-b= ；Lb-5= ；L5-6=
（2） 实验记录与计算
测试数据记录表
序号
体积
V／cm3
时间
T／s
流量
Q／（cm／s）
测压管读数
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
实验数据计算表
局部阻力形式
序号
流量
Q/( /s)
断面前测点
断面后测点
前后断面实测沿程水头损失
实测局部水头损失
绝大多数的局部阻力系数ξ只能通过实验测定，不同的边界开关局部阻力系数ξ不同，只有少数局部阻力系数可以用理论分析得出。
如突然扩大的局部水头损失与阻力系数：
或
或
对于突然缩小的局部阻力系数为：
三、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. 水箱
5. 溢流板 6. 稳水孔板 7突然扩大实验管段 8.测压管
实测局部阻力系数
理论局部水头损
失
总水头H
总水头H
突然扩大
1
2
3
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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。
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）。
`
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，试分析产生误差的原因。
测次 1
2
3
4
5
6
体积w (cm 3) 889 798 918 885 860 870 时间T (s)
4.78
4.72
6.47
6.97
9.62 14.97
流量Q (cm 3/s) 185.98 169.07 141.89 126.97
89.4
0 58.12
流速v 1 (cm/s) 111.15 101.04 84.79 75.88
53.4
3 34.73
流速v 2 (cm/s) 32.50 29.54 24.79 22.19
15.6
2 10.16
测压管高度h 1 (cm) 19.80 21.80 25.10 26.85
29.8
0 31.50
测压管高度h 2 (cm)
22.95 23.95 26.60 27.88
30.2
5
31.75
断面1总水头H 1
g v h H 2/2
1
11+=(cm)
26.10 27.01 28.77 29.79
31.2
6 32.12
断面2总水头H 2
g v h H 2/2
222+=(cm
)
23.49 24.40 26.91 28.13
30.3
7
31.80 实测的局部水头损失
h j
21H H h j -= (cm)
2.61 2.61 1.85 1.66 0.88 0.31
实测的局部水头损失
系数
g
v h j
221
=ζ
0.41
0.50
0.51
0.56 0.61
0.51
理论的局部水头损失
系数
2211)1(A A
-=ζ
0.50
0.50
0.50
0.50 0.50
0.50
实测的局部水头损失
系数 平均值1ζ
0.52
3、结论：
流量的大小对流量系数的测定影响较大，当流量较小时，沿程水头损失可以忽略。
三： 实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）
七、误差来源分析
误差主要来源于流量测定时产生的误差以及读数误差，另外，改变流量时，没
有等流量稳定就开始读数也会产生较大误差。
八、思考题
1、试分析实测h j 与理论计算h j 有什么不同？原因何在？
答：实测值受测量流量误差的影响，流量较小时候误差与理论值相差比较大。
2、如不忽略管段的沿程水头损失h j ，所测出的ζ值比实际的ζ值偏大还是偏小？在使用此值是否可靠？
答：偏大，使用此值仍然可靠，
3、在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩大的ζ值是否一定大于突然缩小的ζ值？
答：一定，漩涡的阻力作用较管壁作用显著，水头损失更加明显。
4、不同的Re 数时，局部水头损失系数ζ值是否相同？通常ζ值是否为一常数？ 答：流量较小时候，即Re 较小，此时系数主要受流态影响，所以系数不同；Re 较大时候，系数主要受边界条件影响，此时为常数。
通常时，ζ值为常数。
教
师
评
语
指导教师年月日
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