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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。gvhj2式中：—局部水头损失系数。系数是流动形状与边界形状的函数，即=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：22112112122222)1(,2)1(,2AAgvhAAgvhjj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=2.70cm，圆管直径d=1.46cm2、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123456体积w(cm3)889798918885860870时间T(s)4.784.726.476.979.6214.97流量Q(cm3/s)185.98169.07141.89126.9789.4058.12流速v1(cm/s)111.15101.0484.7975.8853.4334.73流速v2(cm/s)32.5029.5424.7922.1915.6210.16测压管高度h1(cm)19.8021.8025.1026.8529.8031.50测压管高度h2(cm)22.9523.9526.6027.8830.2531.75断面1总水头H1gvhH2/2111(cm)26.1027.0128.7729.7931.2632.12断面2总水头H2gvhH2/2222(cm)23.4924.4026.9128.1330.3731.80实测的局部水头损失hj21HHhj(cm)2.612.611.851.660.880.31实测的局部水头损失系数gvhj2210.410.500.510.560.610.51理论的局部水头损失系数2211)1(AA0.500.500.500.500.500.50实测的局部水头损失系数平均值10.523、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hj与理论计算hj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hj，所测出的值比实际的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值是否一定大于突然缩小的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值是否相同？通常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，值为常数。教师评语指导教师年月日