圆管实验局部阻力系数

实验四 圆管道局部损失实验 一、实验目的

1. 掌握三点法、四点法测量局部阻力系数的技能。

2. 掌握对圆管突然扩大局部阻力系数和突然缩小局部阻力系数经验公式的试验验证

及分析方法。

3. 加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验装置

本实验装置如图4.1所示

图4.1 自循环局部水头损失实验装置图

1. 自循环供水器；2. 实验装置本体；3. 可控硅无级调速器；4. 恒压水箱；4. 溢流板； 6. 稳水孔板；7. 突然扩大实验管段；8. 测压计；9. 滑动测量尺；10. 测压管；11. 突然收缩实验管段；12. 实验流量调节阀

实

验管道由小→大→小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测压孔1~3和3~6分别测量突然扩大的局部阻力系数。其中测压孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。

三、实验原理

在管道局部阻力区前后的截面列出能量方程，根据实际管道情况，扣除两截面间的沿程水头损失，即可得该局部阻力的局部水头损失h je 。

1. 突然扩大

采用三点法计算，下式中h f 1−2由h f 2−3按流体流动的长度比例换算得出。即：

h f 1−2=h f 2−3/2。根据实测建立1——1， 2——2两截面能量方程：

p

Z 1+1+

ρg

V 12P 2V 22α1=z 2++α2+h je +h f 1−2

ρg 2g 2g

p 1P 2aV 1V 22

即： h je = [(Z 1+)+α1]-[(z 2+)+α2+h f 1−2]

ρg ρg 2g 2g

V 12α1 2g

ζe =hje /

理论：h je ——突扩局部水头损失 ρ——液体密度

P ——测点压强

A ——测点截面有效面积 ζ——局部阻力系数

α——修正系数（取值1.0） 2. 突然缩小

采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，h f4-B 由h f3-4换算得出，h fb-5由h f5-6换算得出。即：h f4-B = hf3-4；h fb-5= hf5-6。

根据实测建立B 点突缩前后两截面能量方程： P 5V 52P 4V 42

+α1−h f 4−8=Z 5++α5+h js +h fB −5 Z 4+ρg ρg 2g 2g

P 5V 52P 4V 42=[(Z 4+) +α4−h f 4−B ]−[(Z 5++α5+h fB −5]

ρg 2g ρg 2g

即：h js

V 52

ζ5=h js /α

2g

经验： ζs ' =0. 5[1− h

' ' js =ζα

A 5

] A 3

V 52

2g

式中：h js ——突缩局部水头损失

ρ——液体密度

P ——液体压强

ζ——局部阻力系数

A ——测点截面有效面积 α——修正系数（取值1.0）

四、实验方法与步骤

a) 测量并记录试验台已知常数（标记于恒压水箱正面）

b) 打开电子调速器开关，使恒压水箱冲水，排除实验管道中滞留的气体。待水箱溢流

后，检查流量调节阀是否全关，各测压管液面是否水平，若不水平，则需排气使之水平。

c) 打开流量调节阀至最大开度，带流量稳定后，记录测压管读数同时用体积法或电测

法测量流量并记录。

d) 改变流量调节阀开度10~15次，分别测量并记录测压管读数及流量。 e) 实验完成后关闭流量调节阀，检查测压管液面内液面是否在同一水平面上，是则试

验成功，否则需要重做。

f) 关闭电子调速开关，实验结束。 五、实验结果及要求

g) 记录，计算有关常数 实验装置台号：NO____

d 1=D1=________cm d1=d3=d4=D2=______cm d 5=d6=D3=_______cm l1-2=12cm, l2-3=24cm l 3-4=12cm l4-B =6cm l b-5=6cm l5-6=6cm

A

ζe ' =[1−12=_______

A 2

' ζS =0. 5[1−

A 5

=_______ A 3

h) 整理记录（表4.1），计算表（表4.2）

i) 将实验ζ值与理论值（突扩）或公认值（突缩）比较 表 4.1 实验测量记录表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

体积

流量 cm3/s 时间

流量

h 1

h 2

测压管读数 cm

h 3

h 4

h 5

h 6

表4.2 计算表

六、实验分析与讨论

j) 结合实验结果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系

k) 分析产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里，怎样减小局部阻力损失？