水力學實驗複習

2022-05-10 02:04:24 字數 4278 閱讀 2687

動能和勢能可相互轉換。測點5至測點7,管收縮,部分勢能轉換成動能,測壓管

水頭線降低,jp>0。測點7至測點9,管漸擴,部分動能又轉換成勢能,測壓管水

頭線公升高,jp<0。而據能量方程e1=e2+hw1-2, hw1-2為損失能量,是不可逆的,即恆

有hw1-2>0,故e2恆小於e1,(e-e)線不可能回公升。(e-e) 線下降的坡度越大,即j

越大,表明單位流程上的水頭損失越大,如圖2.3的漸擴段和閥門等處,表明有

較大的區域性水頭損失存在。

4在有些情況下,喉管處可能會形成真空,為避免這種情況,可採取哪些技術?對實際供水工程設計有什麼啟示?

下述幾點措施有利於避免喉管(測點7)處真空的形成:

(1) 減小流量,(2)增大喉管管徑,(3)降低相應管線的安裝高程,(4)改變水

箱中的液位高度。

顯然(1)、(2)、(3)都有利於阻止喉管真空的出現,尤其(3)更具有工程實用意義。

因為若管系落差不變,單單降低管線位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口

接一下垂90彎管,後接水平段,將喉管的高程降至基準高程0—0,比位能降至零,

比壓能p/γ得以增大(z),從而可能避免點7處的真空。

動量方程實驗

實驗原理

恆定總流動量方程為

取脫離體,因滑動摩擦阻力水平分離,可忽略不計,故x方向的動量方程

化為即式中: hc——作用在活塞形心處的水深;

d——活塞的直徑;

q——射流流量;

v1x——射流的速度;

1——動量修正係數。

實驗中,在平衡狀態下,只要測得q流量和活塞形心水深hc,由給定的管嘴直徑

d和活塞直徑d,代入上式,便可驗證動量方程,並率定射流的動量修正係數β1值。

其中,測壓管的標尺零點已固定在活塞的園心處,因此液面標尺讀數,即為作用在

活塞園心處的水深。

分析理論計算rx與測定r『x產生偏差的原因。

理論計算值沒有水力損失,是以理想液體為標準。而測定值由於水力損失的存在,速度以及流量發生了變化而出現誤差,使理論值與測量值發生偏差。

雷諾數1 態判據為何採用無量綱引數,而不採用臨界流速?

實驗所測得的臨界雷諾數適應於任何管徑,不同粘性,不同牛頓液體的流態。而臨界流速與管徑,液體的粘性有關而不被採用。

2.分析實測實驗裝置的臨界雷諾數與公認值(2320)產生偏離的原因。

雷諾實驗並非與干擾絕對無關,實驗前水箱中的水體經長時間的穩定情況下,反覆測量才得出,但實驗時由於操作的快慢,水箱產生紊動,外界的干擾而出現誤差使實驗很難得出準確數值而出現偏差。

文丘里實驗

實驗原理

根據能量方程式和連續性方程式,可得不計阻力作用時的文氏管過水能力關係式

式中:δh為兩斷面測壓管水頭差。

由於阻力的存在,實際通過的流量q恆小於q』。今引入一無量綱係數=q/q』(μ稱為

流量係數),對計算所得的流量值進行修正。

即另,由水靜力學基本方程可得氣—水多管壓差計的δh為

1文丘里流量計有何安裝要求和適用條件?

流量計要與管道同心墊片要與管道同心,不能凸出於管道中兩根導壓管的最高端的高度要一致要有取壓的根部閥(截止閥)防凍氣體的導壓管應向上引出,液體的應向下引出。

2為什麼計算流量與實際流量不相等?

因為計算流量q』是在不考慮水頭損失情況下,即按理想液體推導的,而實際流體

存在粘性必引起阻力損失,從而減小過流能力,q3本試驗中,影響文丘里管流量係數大小的因素有那些?哪些因素最為敏感?

可從著手分析。

由式可見本實驗(水為流體)的μ值大小與q、d1、d2、δh有關。其中d1、d2

影響最敏感。

4對乙個具體的文丘里管最大作用水頭可為多大?可從文丘里管喉

頸處容易產生真空,允許最大真空值為6-7mh2o著手分析。

本實驗若d1= 1. 4cm,d2= 0. 71cm,以管軸線高程為基準面,以水箱液面和喉

道斷面分別為1—1和2—2計算斷面,立能量方程得

則> 0

<-52.22cmh2o

即實驗中最大流量時,文丘里管喉頸處真空度,而由本實驗實測為

60.5cmh2o。進一步分析可知,若水箱水位高於管軸線4m左右時,實驗中文丘

裡喉頸處的真空度可達7mh2o

沿程水頭損失

1為什麼本實驗中壓差計的水柱差就是沿程水頭損失?如實驗管道安裝成傾斜,

是否影響實驗結果?

在管道中的,水頭損失直接反應於水頭壓力。測力水頭兩端壓差就等於水頭損失。如果管道傾斜安裝,不影響實驗結果。但壓差計應垂直,如果在特殊情況下無法垂直,可乘以傾斜角度轉化值。

2.如何從曲線得到的值,判定流區(m=1,

m=2, 1.752)?

~ )曲線的斜率 m = 1. 0 ~ 1. 8,即與成正比 ,表明流動為層

流 m = 1. 0、紊流光滑區和紊流過渡區(未達阻力平方區 )。

3實際工程中鋼管中的流動大多為光滑管流或紊流過渡區,而水電站洩洪洞的

流動大多為紊流阻力平方區,其原因何在?

鋼管的當量粗糙度一般為 0. 2mm,常溫()下 ,經濟流速 300cm/s,若實

用管徑 d =(20 ~ 100)cm,其 ,相應的 = 0. 0002 ~ 0. 001,

由莫迪圖知 ,流動均處在過渡區 。若需達到阻力平方區 ,那麼相應的

,流速應達到(5 ~ 9)m/s。這樣高速的有壓管流在實際工程中非

常少見 。而洩洪洞的當量粗糙度可達(1 ~ 9)mm,洞徑一般為 (2 ~ 3)m,

過流速往往在(5 ~ 10)m/s以上 ,其大於 ,故一般均處於阻力平方區 。

4本次實驗結果是否與莫迪圖吻合?如果不吻合,試分析其原因。

通常試驗點所繪得的曲線處於光滑管區 ,本報告所列的試驗值 ,

也是如此 。但是 ,有的實驗結果相應點落到了莫迪圖中光滑管區

的右下方 。對此必須認真分析 。如果由於誤差所致 ,那麼據下式分析

d 和 q 的影響最大 ,q 有 2% 誤差時 , 就有 4% 的誤差 ,而 d 有 2% 誤差時 , 可產生 10% 的誤差 。q 的誤差可經多次測量消除 ,而 d 值是以實驗常數提供的 ,由儀器製作時測量給定 ,一般 < 1%。如果排除這兩方面的誤差 ,實驗結果仍出現異常 ,那麼只能從細管的水力特性及其光潔度等方面作深入的分析研究 。

還可以從減阻劑對水流減阻作用上作** ,因為自動水幫浦供水時 ,會滲入少量油脂類高分子物質 。總之 ,這是尚待進一步**的問題 。

區域性水頭損失

1. 分析比較突擴與突縮在相應條件下的區域性損失大小關係;

由式 及

表明影響區域性阻力損失的因素是和,由於有

突擴:突縮:

則有當或時,突然擴大的水頭損失比相應突然收縮的要大。在本實驗最大流量q下,突擴損失較突縮損失約大一倍,即。接近於1時,突擴的水流形態接近於逐漸擴大管的流動,因而阻力損失顯著減小。

2結合流動演示的水力現象,分析區域性阻力損失機理和產生突擴與突縮區域性阻力損失的主要部位在**?怎樣減小區域性阻力損失。

流動演示儀 i-vii型可顯示突擴、突縮、漸擴、漸縮、分流、合流、閥道、繞流等三十餘種內、外流的流**譜。據此對區域性阻力損失的機理分析如下:

從顯示的圖譜可見,凡流道邊界突變處,形成大小不一的旋渦區。旋渦是產生損失的主要根源。由於水質點的無規則運動和激烈的紊動,相互摩擦,便消耗了部分水體的自儲能量。

另外,當這部分低能流體被主流的高能流體帶走時,還須克服剪下流的速度梯度,經質點間的動能交換,達到流速的重新組合,這也損耗了部分能量。這樣就造成了區域性阻力損失。

從流動儀可見,突擴段的旋渦主要發生在突擴斷面以後,而且與擴大係數有關,擴大係數越大,旋渦區也越大,損失也越大,所以產生突擴區域性阻力損失的主要部位在突擴斷面的後部。而突縮段的旋渦在收縮斷面前後均有。突縮前僅在死角區有小旋渦,且強度較小,而突縮的後部產生了紊動度較大的旋渦環區。

可見產生突縮水頭損失的主要部位是在突縮斷面後。

從以上分析知。為了減小區域性阻力損失,在設計變斷面管道幾何邊界形狀時應流線型化或盡量接近流線型,以避免旋渦的形成,或使旋渦區盡可能小。如欲減小本實驗管道的區域性阻力,就應減小管徑比以降低突擴段的旋渦區域;或把突縮進口的直角改為園角,以消除突縮斷面後的旋渦環帶,可使突縮區域性阻力係數減小到原來的1/2~1/10。

突然收縮實驗管道,使用年份長後,實測阻力係數減小,主要原因也在這裡。

2如果水頭加大或者流速變小,欲求結果有變化嗎?

區域性阻力損失與速度與管徑有關,當水頭加大時,結果不會變化,而流速變小時,結果頁相應減小。

離心幫浦特性曲線

1為什麼流量越大入口真空表讀數越大?出口壓力越大?

離心幫浦功率一定,入口和進口的壓差一定,所以入口處真空表讀數越大,而出口處壓力表讀數越小

2離心幫浦的操作,為什麼要先(1)先充液(2)封閉啟動(3)選在高效區操作?

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