實驗1 靜水壓強實驗
一、實驗內容
1、測量密閉容器內任一點a的壓強p。
2、測量液體的容重(如酒精,高錳酸鉀溶液等)。
二、實驗原理
由連通器原理,在容器上安裝幾根u形管,u形管一端與容器連通,一端開口與大氣相通(見裝置圖),將要測量之溶液注入u形管內,若其中之一的容重r為已知,當容器內上部空氣的壓強大於或小於大氣壓強時,u形管中的二液面將有高差△h,由此根據水靜力學基本方程po=pa+rh可計算出容器內的表面壓強和容器的容重。
三、實驗裝置圖
四、操作程式
1、檢查儀器:開啟密閉塞,檢查裝置是否放置水平。如不平整平之。
2、按緊密閉塞,將活動盛水桶上公升或下降,檢查裝置是否有漏氣現象,若有漏氣則各u形管之液面將不斷變化,此時應找出漏氣部位堵住漏氣。
3、上述兩步完成後即可進行實驗。實驗分兩種情形進行觀測。
(1) po > pa(用活動盛水桶調節);
(2) po < pa(用活動盛水桶調節)。
4、觀測
對每種po情形測讀各u形管內液面之讀數,並記入記錄**。測讀時應儘量減少誤差。
五、記錄**
六、實驗成果(按上表列表計算)
七、思考題
1、調壓玻璃筒的液面與開口測壓管1的液面在任何情況下都在同一高度上嗎?三者的液面有什麼關係?
2、提高或降低調壓有機玻璃筒,為什麼能改變密閉容器的液面壓力po?
實驗2 管道水頭損失係數及測壓管線測定實驗
一、實驗目的
1、掌握測定管道區域性水頭損失係數ξ的方法。
2、將管道區域性水頭損失係數的實測值與理論值進行比較。
3、量測繪制管路測壓管水頭線及總水頭線。
4、進一步了解管路的總水頭線和測壓管水頭畫法。
5、觀察管徑突然擴大時旋渦區測壓管水頭線的變化情況,以及其他各種邊界突變情況下的測壓管水頭線的變化情況。
二、實驗裝置
實驗裝置及部分名稱如圖所示。
三、實驗原理
由於邊界形狀的急劇改變,主流就會與邊界分離出現漩渦以及水流流速分布的改組,從而消耗一部分機械能。單位重量液體的能量損失就是區域性水頭損失。
邊界形狀的改變有水流斷面的突然擴大或突然縮小、彎道及管路上安裝閥門等。
區域性水頭損失常用流速水頭與一係數的乘積表示:
hj =ξ
式中: ξ—區域性水頭損失係數,也叫區域性損力係數。係數ξ是流動形態與邊界形態的函式,即ξ=f (re,邊界形狀)。
一般水流re數足夠大時,可認為係數ξ不再隨re數而變化,而看作一常數。
管道區域性水頭損失目前僅有擴大可採用理論分析,並可得到足夠精確的結果。其他情況則需要用實驗方法測定ξ值。突然擴大的區域性水頭損失可應用動量方程與能量方程及連續方程聯合求解得到如下公式:
hj =ξ2 ,ξ2=()2
hj =ξ1 ,ξ1=()2
式中:a1和v1分別為突然擴大上游管段的斷面面積和平均流速:a2和v2分別為突然擴大下游管段的斷面面積和平均流速。
通過量測的測管液面高程讀數,計算出測壓管水頭,繪製在實驗報告上,然後根據管路中不同管段的流速計算出流速水頭,與測壓管水頭相加得到總水頭線。
四、公式及**
1、有關常數:
突然擴大前管徑 d1cm; 斷面面積a1cm2
突然擴大後管徑 d2cm; 斷面面積a2cm2
突然縮小管管徑 d3cm; 斷面面積a3cm2
2、公式:
管道突然擴大:ξ=()2 或ξ=()2
管道突然縮小:ξ=0.5()2
3、量測記錄**:
4、計算**:
五、實驗步驟
1、熟悉儀器,記錄有關常數。
2、檢查各測壓管的橡皮管接頭是否接緊。
3、啟動抽水機,開啟進水閥門,使水箱充水,並保持溢流,使水位恆定。
4、檢查尾閥k全開時,測壓管的液面是否齊平,若不平,則需排氣調平。
5、慢慢開啟尾閥k,使流量在測壓管量程範圍內最大,待流動穩定後,記錄測壓管液面標高,用體積法測量管道流量。
6、調節尾閥改變流量,重複測量三次。
7、選取一組資料較好的試驗,繪製總水頭線及測壓管水頭線。
六、注意事項
1、實驗必須在水流穩定後方可進行。
2、計算區域性水頭損失係數時,應注意選擇相應的流速水頭:所選量測斷面應選在漸變流斷面上,尤其下游斷面應選在旋渦區的末端,即主流恢復並充滿全管的斷面上。
七、思考題
1、試分析實測hj與理論計算hj有什仫不同?原因何在?
2、如不忽略管段的沿程損失hj,所測出的ξ值比實際的偏大還是偏小?在工程中使用次值是否安全?
3、在相同管徑變化條件下,相應於同一流量,其突然擴大的ξ值是否一定大於突然縮小的ξ值?
實驗3 堰流實驗
一、實驗目的
1、觀察實用堰水流流態。
2、掌握測定實用堰流流量係數的方法,並將實測值與經驗公式計算值進行比較。
二、實驗原理及計算公式
通過溢流壩的流量可用量水堰測得,求得過堰的流量後,即可通過堰流公式反求流量係數:
q堰= q壩= mbh壩3/2
可以得到m=
觀測記錄**:
量水堰頂測針讀數壩頂測針讀數=
三、實驗裝置及操作
實驗裝置如圖所示。斷面模型應在玻璃水槽內進行,對安裝好的模型應進行仔細檢查,然後通過試水,才可正式進行試驗。本次試驗是在試水合格後進行的正式試驗,關於玻璃水槽內進行試驗的程式同前次試驗。
本次試驗應注意下列各點:
1、下游尾水閘門全部開啟不使有淹沒出流。
2、先調節進水閥門。使壩上游水頭達到設計水頭(設計水頭根據模型比尺換算h壩m=h壩p/,本實驗的設計水頭hd=10cm),測算流量係數,然後逐漸關小和開大閥門作出小於和大於設計水頭時的流量係數與h/hd之關係曲線。
3、注意每次讀數必須在水流穩定後進行。
四、思考題
1、量測堰上水頭及閘前水頭時應在何處安置測針?
2、在什麼情況下實用堰為淹沒出流?此時對洩流能力有何影響?
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