管道局部水头损失实验
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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。
hj??v 2g式中：系数?是流动形状与边界形状的函数，即?= ?—局部水头损失系数。f（Re，边界形状）。一般水流Re数足够大时，可认为系数?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?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：
2v2Ahj??2,?2?(2?1)22gA1hj??1vA,?1?(1?1)22gA221
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
局部水头损失测试仪。 铭牌编号？？？？
四、实验步骤
1、熟悉仪器，记录管道直径d1和d2。 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。
六、实验结果整理
1、有关常数。
小圆管直径d1=？？？？cm，大圆管直径d2=????cm， 2、记录及计算（见表一）。 测次 体积w (cm3) 时间t (s) 流量Q (cm3/s) 流速v1 (cm/s) 流速v2 (cm/s) 测压管高度h1 (cm) 测压管高度h2 (cm) 断面1总水头H1 2H1?h1?v11 2 3 4 5 6 /2g(cm) 断面2总水头H2 2H2?h2?v2/2g(cm ) 实测的局部水头损失hj hj?H1?H2 (cm) 实测的局部水头损失系数 ??hj2v1 2g 理论的局部水头损失系数 A?1?(1?1)2 A2 实测的局部水头损失系数 平均值?1 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。
七、思考题
1、试分析实测hj与理论计算hj有什么不同？原因何在，误差主要来源有哪些？ 2、如不忽略管段的沿程水头损失hj，所测出的在使用此值是否可靠？
3、在相同管径变化条件下，相应于同一流量，其突然扩大的突然缩小的
值？
值是否相同？通常
值是否为一常数？ 值是否一定大于
值比实际的
值偏大还是偏小？
4、不同的Re数时，局部水头损失系数
雷诺实验
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一、实验目的
(1)观察流体流动时的不同流动型态
(2)观察层流状态下管路中流体的速度分布状态 (3)熟悉雷诺准数（Re）的测定与计算
(4)测定流动型态与雷诺数（Re）之间的关系及临界雷诺数
二、实验原理
液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。
液体运动的层流和紊流两种型态，首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量的证实，并根据研究结果，提出液流型态可用下列无量纲数来判断，液流型态开始变化时的雷诺数叫做临界雷诺数：
式中: Re—雷诺数，无因次数。 V—流速， m/s。 d—管径，m。
γ—流体的运动黏度，m2/s。
流速V采用体积法测量，Q=W/T， V=Q/A, 其中W为体积数，T为秒表计时，A为导管截面积。
2??(m/s)21?0.0337t?0.000221t水的运动粘性系数， t为水温。
0.01775经大量实验测得：当雷诺准数小于某一下临界值时，流体流动形态恒为层流；
当雷诺数大于某一上临界值时，流体流动形态恒为湍流。在上临界值与下临界值之间，为不稳定的过渡区域。对于圆形导管，下临界雷诺数为2000，上临界雷
诺数为4000。一般情况下，上临界雷诺数为4000时，即可形成湍流。 应当指出，层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相隔一个不稳定的过渡区域。因此，临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度上受一些不稳定的其他因素影响。
三、实验设备
雷诺演示实验装置。铭牌编号？？？？ ，管径 ??? mm。