[发明专利]非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置及测试方法

说明书

本发明所述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，包括高水位水箱、低水位水箱、用于测量水箱中水位随时间变化情况的波高仪、用于测量被测管道管壁所受水流压强的压力传感器和用于数据记录、处理和储存的计算机；所述高水位水箱设置有出水孔，所述低水位水箱设置有进水孔，并安装有可开启或关闭进水孔的水闸；所述波高仪由两个波高采集探头和一个波高处理仪组成，波高处理仪与计算机连接；所述压力传感器由压力采集器和压力变送器组成，压力变送器与计算机连接。还提供了使用本发明所述测试装置的非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试方法。本发明所述装置和方法能快速、准确地测试出非恒定流下不同液体流速所对应的管道内壁的沿程阻力系数。

技术领域

本发明属于液体量测技术领域，特别涉及管道内壁沿程阻力系数的测试装置及测试方法。

背景技术

在管道输送液体过程中，管道内壁沿程阻力系数是表征液体沿程所受阻力大小的一个量纲。管道内为层流时的管道内壁沿程阻力系数已有理论公式计算，但管道内壁为紊流时的管道内壁沿程阻力系数至今尚无理论公式计算，需要通过实验测试得到。现有测定管道内壁沿程阻力系数的方法是向被测管道内通入恒定流，用流量计测得管道的流量，用测压管或压力传感器测得水头损失，然后计算出管道内壁沿程阻力系数。由于这种方法一次只能测得一个特定液体流速下的管道内壁沿程阻力系数，因此若要得到液体不同流速对应的管道内壁沿程阻力系数，尤其紊流条件下的沿程阻力系数，则需要进行多次实验，不但操作时间长，而且测试的准确度也有待提升。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种非恒定流下管道内壁沿程阻力系数的测试装置及测试方法，以便能快速、准确地测试出非恒定流下不同液体流速所对应的管道内壁的沿程阻力系数。

本发明所述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，包括高水位水箱、低水位水箱、用于测量水箱中水位随时间变化情况的波高仪、用于测量被测管道管壁所受水流压强的压力传感器和用于数据记录、处理和储存的计算机；所述高水位水箱的一侧壁下部设置有出水孔，所述低水位水箱的一侧壁下部设置有进水孔，并安装有可开启或关闭进水孔的水闸，低水位水箱的与设置进水孔的侧壁朝向相反的侧壁底部设置有排水孔，并配备有蓄水时用于封堵排水孔的塞子；所述波高仪由两个波高采集探头和一个波高处理仪组成，测试时，两个波高采集探头分别安装在高水位水箱和低水位水箱内，并分别通过传输线与波高处理仪连接，所述波高处理仪与计算机连接；所述压力传感器由压力采集器和压力变送器组成，压力采集器的数量与被测管道上设置的测压孔的数量相同，测试时，各压力采集器分别安装在被测管道上设置的测压孔内，并通过传输线与压力变送器连接，所述压力变送器与计算机连接。

上述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，所述低水位水箱设置进水孔的侧壁为夹层结构，所述水闸由闸门和连接在闸门上的提把构成，闸门安装在侧壁的夹层中，提把的手持端延伸出侧壁的夹层。

上述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，高水位水箱侧壁下部所设出水孔的中心线与该出水孔所在侧壁宽度方向的中心线垂直并相交，低水位水箱侧壁下部所设进水孔的中心线与该进水孔所在侧壁宽度方向的中心线垂直并相交，低水位水箱侧壁底部所设排水孔的中心线与该排水孔所在侧壁宽度方向的中心线垂直并相交。

上述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，高水位水箱所设出水孔的孔径＝低水位水箱所设进水孔的孔径＝1.6d1～2d1，高水位水箱所设出水孔的中心线与高水位水箱底壁内表面之间的间距＝低水位水箱所设进水孔的中心线与低水位水箱底壁内表面之间的间距＝2d1～3d1，低水位水箱所设排水孔的孔径＝0.6d1～d1，低水位水箱所设排水孔的中心线与低水位水箱底壁内表面之间的间距等于该排水孔的孔径，所述d1为被测管道的内径，单位为cm。

上述非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置，高水位水箱的长度a1＝宽度b1＝50～70cm，高水位水箱的高度c1＝120～200cm；低水位水箱的长度a2＝宽度b2＝30～50cm，低水位水箱的高度c2＝90～150cm。