水力学水力学实验报告管流流态实验
管流流态实验
姓名:刘建 学号:2008301580018
目的要求
测定沿程水头损失与断面平均流速的关系,并确定临界雷诺数。
加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。
仪器设备
设备如图所示。另备打气筒一个、量筒一个、秒表一个、温度计一个。
实验原理
对断面1—1与断面2—2列能量方程:
因为是等直径管道恒定均匀流,所以
即沿程水头损失等于流段的测压管水头差:
断面1—1和断面2—2的测压管直接接到斜比压计上,其倾斜角为α,令斜比压计的测压牌读数为▽1与▽2,则
量测长度为L,则水力...
管流流态实验
姓名:刘建 学号:2008301580018
目的
测定沿程水头损失与断面平均流速的关系,并确定临界雷诺数。
加深对不同流态的阻力和损失规律的认识。
仪器设备
设备如图所示。另备打气筒一个、量筒一个、秒表一个、温度计一个。
实验原理
对断面1—1与断面2—2列能量方程:
因为是等直径管道恒定均匀流,所以
即沿程水头损失等于流段的测压管水头差:
断面1—1和断面2—2的测压管直接接到斜比压计上,其倾斜角为α,令斜比压计的测压牌读数为▽1与▽2,则
量测长度为L,则水力坡度J=hf/L。
用体积法测定流量。利用量筒与秒表,得到Q=W/T,进而v=Q/A。
量测水温,根据
其中t为温度,单位为摄氏度。
则可以得到相应于不同流速的雷诺数:
方法步骤
向水箱冲水,使水箱稍有溢流。全开官道上的前阀门与尾阀,冲洗管道。
关闭尾阀,松开比压计三通止水夹进行排气。待排气后,用打气筒经过三通管端头向比压计内注入压缩空气,使两侧的水面降至压牌中部利于读数的位置,再夹紧三通。同时还要保证两测管内的水面齐平,否则要重新排气。
从紊流到层流,再从层流到紊流。每次测度▽1、▽2、W、T便完成了一次测量。注意每次测量的改变幅度。
实验过程中,没半个小时测量一次温度,最后去用温度的平均值。
分析实验数据,以logv为横坐标,绘出关系曲线,再从该图上上确定临界流速值
,从而计算出临界雷诺数
,并标明实验成果线段的坡度,也就是本次试验的成果。
管流流态实验(也称为雷诺实验)的技术性强。需要精心操作。
不能弄错尾阀的关小与开大。
尽可能减少外界兑水流的干扰。
尾阀开度的变化不要过大。当流速较大时,斜比压计上的读数差改变大约在2cm左右。当接近临界区时
=2300~2000,读数差约为1.5cm左右,做15~20个以上的测次。
每调节一次尾阀,必须等待水流稳定后方可实测,一般为3min。
用量筒测量流量时尽量时间长一点,减少误差。
量测水温时保证温度计在水中一段时间后在水中读数。
量测与计算
实验数据
管径d= 2 cm;管道过水断面面积A= 3.14 cm2;量测段长度L= 600cm;比压计倾斜率sinα=0.5;水温t=17°C;运动粘性系数ν=0.01084cm2/s。
实验数据记录与计算表格。
数据记录与计算表
测次
比压计读数(cm)
水头损失hf(cm)
水力坡度J
体积W(cm3)
时间T(s)
流量Q(cm3)
流速v(cm/s)
Re
logJ
logv
▽1
▽2
▽1-▽2
1
23.16
2.34
20.82
10.41
0.0174
794
5.87
135.26
43.08
7947.92
-1.761
1.634
2
21.54
4.34
17.2
8.6
0.0143
803
6.62
121.30
38.63
7127.36
-1.844
1.587
3
20.08
6.13
13.95
6.975
0.0116
780
7.29
107.00
34.08
6286.92
-1.935
1.532
4
18.52
7.07
11.45
5.725
0.0095
650
7.06
92.07
29.32
5409.78
-2.020
1.467
5
16.39
11.09
5.3
2.65
0.0044
887
13.78
64.37
20.50
3782.21
-2.355
1.312
6
15.98
11.79
4.19
2.095
0.0035
882
15.72
56.11
17.87
3296.76
-2.457
1.252
7
15.74
12.13
3.61
1.805
0.0030
850
16.31
52.12
16.60
3062.22
-2.522
1.220
8
15.6
12.43
3.17
1.585
0.0026
900
18.56
48.49
15.44
2849.28
-2.578
1.189
9
15.44
12.69
2.75
1.375
0.0023
860
18.81
45.72
14.56
2686.46
-2.640
1.163
10
15.24
12.93
2.31
1.155
0.0019
852
20.31
41.95
13.36
2464.91
-2.716
1.126
11
15.14
13.13
2.01
1.005
0.0017
815
20.41
39.93
12.72
2346.31
-2.776
1.104
12
14.99
13.31
1.68
0.84
0.0014
811
21.81
37.18
11.84
2184.92
-2.854
1.073
13
14.84
13.64
1.2
0.6
0.0010
750
22.1
33.94
10.81
1994.07
-3.000
1.034
14
14.8
13.79
1.01
0.505
0.0008
915
28.65
31.94
10.17
1876.58
-3.075
1.007
15
14.79
13.9
0.89
0.445
0.0007
865
28.62
30.22
9.63
1775.90
-3.130
0.983
16
14.79
13.98
0.81
0.405
0.0007
828
30.03
27.57
8.78
1620.12
-3.171
0.944
17
14.78
14.1
0.68
0.34
0.0006
820
33.06
24.80
7.90
1457.41
-3.247
0.898
18
14.7
14.3
0.4
0.2
0.0003
692
42.28
16.37
5.21
961.71
-3.477
0.717
19
14.73
14.5
0.23
0.115
0.0002
739
63.66
11.61
3.70
682.10
-3.717
0.568
20
14.73
14.62
0.11
0.055
0.0001
644
83.53
7.71
2.46
453.02
-4.038
0.390
成果整理。分别以logJ和logv为纵横坐标(比例用1:1),把实验点点会在坐标纸上,以此定出紊流向层流转化的临界点,由临界点所对应的logv值,查反对数得到v=vk,故可得到雷诺数为
思考题
实验成果评价。
答:绘制的logJ—logv曲线图不够清楚,但当剔除某些误差太大的点后可以看出来,在层流区,曲线大致成45°角,而且比较容易看出过渡区,紊流区。
为什么上下临界雷诺数数值会不一样?
答:在测量时有很多因素使得实验结果存在误差。
若将管道倾斜放置,对临界雷诺数的测量会不会有影响?为什么?
答:会有影响。因为这个时候有一部分水流的重力势能转化为水流的动能,使得v测量数值发生变化,最终会影响到雷诺数的测量。
1
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