流体力学中，把表示各种机械能的流体高度称为“压头”。表示位能的为位压头；表示动能的称为动压头（或速度头）；表示压强能（或静压能）的称为静压头（或压头）；已损失的机械能称为压头损失。
当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直进，测压管内液柱高度（从测压孔算起）即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。
当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液体高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映该点水流动能的大小。这时测压管内液体总高度则为静压头与动压头之和。
任何两上截面位压头、动压头、静压头三者总和之差即为损失压头，它表示为液体流经这两个截面之间时机械能的损失。
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三、实验装置
实验装置如图1所示。 四、思考题
1．关闭A阀，各测压管旋转时，液位高度H有无变化？这一现象说明什么？这一高度的物理意义又是什么？
2．当测压孔正对水流方向时，各测压管的位高度H的物理意义是什么？
3．开动水泵，开阀A至一定开度，将测压孔转到正对水流方向时，观察各测压管的高度H1，为什么H>H1（对同一点面言）？为什么距离水槽越远，（H－H1）的差值越大？其物理意义是什么？
4．测压孔正对水流方向，开大阀A，流速增大，动压头增大，为什么测压管液位反而下降？
5．将测压孔正对水流方向，转至与水流方向垂直，为什么各测压管的液位下降？下降的液位代表什么压头？
实验三 流体流动阻力的测定
一、实验目的
1．掌握流体流经直管和管件时，阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律；
2．测定直管摩擦系数?与雷诺准数Re的关系，将所得的
?～Re方程与公认经验关系式比较；
3．测定阀门的阻力系数?；
4.了解阀门开度对管路压力的影响。
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二、实验意义及原理
流体在管路中流动时，由于粘性剪切力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定机械能。这部分机械能是不能自发地转换成其它机械能形式，或者说在机械能中“永久”消失了，故在利用柏努利方程解决工程中流体输送及与流动有关问题时，不可避免地必须将阻力损失项计算出来。管路通常由直管和管件（如三通、肘管及弯头等）、阀件组成。流体在直管内流动造成的机械能损失称为直管阻力，而通过管件、阀件等局部障碍时，因流道截面的方向与大小发生变化而造成的机械能损失称为局部阻力。
1.直管阻力测定原理：
研究湍流的直管阻力时采用了实验研究法，通过因次分析法规划实验，将物性、流动条件及管道各种几何尺寸等众多因素归纳为：
hfu2l????f?Re,,? （3-1）
dd??lu2hf?? （3-2）
d2转换成直管阻力计算式为：
式中： hf——直管阻力损失，J/kg；
l——直管长度，m；
d——直管内径，ｍ；
u——流体的速度，m/s； ?——摩擦系数。
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在内径为d，长度为l的水平直管两端列柏努利方程：
hf?g(z2-z1)?p2-p1?2u2?u12 （3-3） ?2∵z2?z1(水平管)，u1?u2(等径)
∴ hf?p2?p1???pf?J，kg （3-4）
式中：p2?p1——两截面的压强差，Pa； ?—— 流体的密度，kg/m3
又根据直管阻力计算式：
lu2Jhf??， （3-5）
kgd2?pflu2可得： （3-6） ???d2∴ ??2(p2?p1)d （3-7）
?lu2又 Re?du??? （3-8）
（3-9）
且 u?qVd24所以，要测定?与Re关系，则只需测出管子的d、l，根据操作温度查出介质的ρ、μ，利用流量计和压差计测出各体积流量qV及对应的△p，便可确定对应的?与Re 。
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2．局部阻力系数（测定阀门的?） 根据
u2 hf'???，J/kg （3-10）
?22(p3?p4)∴ ?? （3-11） 2?up3?p3式中：p3?p4——阀门前后两截面的压强差，Pa
利用压差计和流量计，只需测出阀门前后的△p及qV，便可确定?。 三、思考题
1.测定流体阻力的意义？
2.为确定?与Re的函数关系需测定哪能些数据？宜选用什么仪器仪表来测定，如何处理数据?
3.以水做介质所测得的?～Re的关系曲线能否用于其他流体？如何应用？
4.在不同设备上(包括不同管径),不同水温下测定的?～Re数据能否关联在同一条曲线上?
5.为保证测量结果在层流或湍流，流体的流量应控制在什么范围？应从大流量做起还是从小流量做起？为什么？
6.测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态（如倾斜或竖直）有关吗？为什么？
7.阀门前后压力表的读数随其开度如何变化，为什么？
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化工原理实验讲义(最终版)
