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实验讲义修改11-9

实验一 压头转换实验

一、 实验目的

1. 理解留题流动中各种能量与压头的概念及其相互转换关系,进而掌握柏

努利方程;

2. 观察流速与压头的变化规律

二、 实验原理

1. 流体在流动时具有三种机械能,即(1)位能、(2)动能、(3)静压能。

这三种能量可以相互转换。当管路条件(如位置高低、管径大小)改变时,他们便不断地自行转换。如果粘度为零的理想流体,因为不存在因摩擦和碰撞而产生的机械能损失,那么同一管路的任何二个截面上尽管三种机械能彼此不一定相等,但是这三种机械能的总和是相等的。

2. 对实际流体来说,则因为存在粘度,流动过程中总有一部分机械能因摩

擦碰撞而损失,即转化为热能了。而转化为热能的机械能在管路中是不能恢复的。这样,对实际流体来说,两个截面上机械能的总和则是不相等的,两者差额就是流体在两个截面之间因摩擦和碰撞转化为热的机械能。因此在进行机械能的衡算时,就必须讲这部分损失了的机械能加到第二个截面上面。

3. 上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。在流体

力学中,把表示各种机械能的液体柱高度称为压头。表示位能的称为位压头(H位);表示动能的称为动压头(H动);表示压力能的称为静压头(H静);表示已损失的机械能称为损失压头(H损)。

4. 当测压管上的小孔与水流方向垂直时,测压管的液位高度(从测压孔算

起)即为静压头,它反映测压点处液体的静压强大小;测压孔处液体的位压头则有测压孔的几何高度决定。

5. 当测压管上的小孔正对水流方向时,测压管内液位将上升,上升的液体

高度,即为测压孔处流体动压头。它反映出该点处流体动能的大小。这时测压管中液柱高度则为静压头和动压头之和。

6. 任何两个截面之间,位压头、动压头和静压头三者总和之差即为损失压

头。它表示流体流经两个截面之间时机械能的损失。损失压头与流体的动压头、流过的导管长度及管径有关。其关系如下:

动压头越大,通过的管子越长,则压头损失越大,而管径增大则损失压

头减小。

三、 实验装置

实验装置由水槽、管路以及测压管三部分组成(见图1-1)。

水槽设有进水管与溢流管,用于保持液位恒定。

管路分为四段。由大小不同的两种规格的玻璃管组成,其中A截面的直径14mm;B截面的直径28mm;C截面、D截面的直径14mm;以D截面中心线为零基准面(即标尺为256毫米)ZD=153。 A截面和D截面的距离为103mm。

每段管路上设有二支玻璃的测压管,左边一支可测量该截面的静压头,右边

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