管道阻力实验 常州大学油气储运实验中心
一、实验目的 1. 研究稳定状态下均匀流动时压力管中的水流阻力及 变化规律。 2. 掌握管道阻力的类型和计算方法，了解阻力系数在 不同的流态，不同雷诺数下的变化情况。 3. 学会管道沿程阻力系数和局计阻力系数的测定方法。 4. 绘制 λ － Re 关系曲线、 h f ～ V 关系曲线。
二、实验原理 (1) 沿程阻力： 流体通过一根等直管道稳定流动时，由于摩擦阻力引起的能量损失 就是沿程阻力损失，有： 同时，对有压管路沿程阻力损失表达式为：
(2) 局部阻力 流体在管道中流动，当边界发生急剧变化时, 主流就会与边 界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组, 而消耗能量, 这部 分能量损失即是局部阻力损失，用 h j 表示。定义为： 式中： 为局部阻力系数， 对于管路突然扩大： 此式可用于实际测量。又： P 1 A 1 -P 2 A 2 +P(A 2 -A 1 ) ＝ PQ(V 2 -V 1 )
由此可得： 可用于理论计算。 因为 A 1 V 1 =A 2 V 2 可推出：对于突然扩大管, 对应 或 对应 同理，对于突然缩小管： 或
三、实验装置 管道阻力实验装置如图 4-2 所示。
四、实验步骤 1. 熟悉装置、原理、流程，掌握操作要点。 2. 调整流程，开泵、排气、调平衡。 3. 打开沿程阻力实验管段的流量调节阀，待管道流量稳定后， 测定流量，读取并记录和各测压管读数，填入表 1 中。 4. 改变阀口的开度，调节流量，读取并记录各测压管液面高 度，测定流量，把相当数据填入表 1 中。共改变流量并测定 和读取各项数据 6 次。 5. 关闭沿程阻力段前后阀门，打开局部阻力实验段上的阀门排 气调平衡，待稳定后测定流量，读取并记录各测压管读数， 填入表 2 中。 6. 调节阀门开度，测定流量，读取并记录各测压管读数，共 6 次，将各次相应数据记入表 2 中。 7. 关泵、放空、停止实验，清扫场地。
五、数据记录计算表格 表 1 ：沿程阻力实验： 实验设备编号： No. 实验管内径： d=____cm ， 计算长度： L=_____cm ， 计量水箱截面积 _______cm 2 水温： t=_____ 0 C ， 水的密度： ________kg/m 3 运动粘度： _________m 2 /s
项目 次数 流量 cm3/s V cm/s cm100λRe h f cm H 0 cm H t cm △ts△ts Qh1h1 h2h2 Δh
表 2 ：局部阻力实验 : 实验设备编号： No. 实验管内径 :d 1 = cm, d 2 = cm, d 3 = cm, 计量水箱的截面积 cm 2 以第 6 组数据为例，写出计算过程
项目 次数 流量 cm 3 /s 测压管读数 cm 流速 cm/s 突然扩大突然缩小 H 0 cm H t cm ΔtQH1H1 H2H2 H3H3 H4H4 V1V1 V2V2 V3V3 hjhj ξ实ξ实 ξ理ξ理 hjhj ξ实ξ实 ξ理ξ理
六、思考题 1. 在测定管道的沿程阻力系数时，对测量段前后管道 有何要求？为什么？ 2. 各测压管内的液面是否平稳？为什么？ 3. 实验过程中如果测压管中液体冒顶，应如何正确处 理？ 4. 根据沿程阻力实验结果，在双对数坐标纸上绘制 100λ ～ Re 曲线，和 hf ～ V 曲线。 5. 比较 ξ 理论与 ξ 实际的区别，并分析原因。
预习报告内容： 1. 管道阻力的类型有哪些？各是如何产生的？ 2. 沿程阻力系数 λ 与哪些因素有关？写出在不同流态 下 λ 的计算公式。 3. 工程上一般常用的局部装置的局部阻力系数各是 多少？ 4. 在沿程阻力测量中，如果流量和管径不变，将实 验管道倾斜安装，能量损失是否发生变化？为什 么？