2、实验前,先对转子流量计进行标定,作好流量标定曲线。 3、用温度计测定水温。 (二)实验操作步骤:
1、开启自来水阀门,保持稳压溢流水槽有一定的溢流量,以保证试验时具有稳定的压头。
2、用放风阀放去流量计内的空气,再少许开启转子流量计后的调节阀,将流量调至最小值,以便观察稳定的层流流型,再精细地调节示踪剂管路阀,使示踪剂(红墨水)的注水流速与试验导管内主体流体的流速相近,一般略低于主体流体的流选为宜。精心调节至能观察到一条平直的红色细流为止。
3、缓慢地逐渐增大调节阀的开度,使水通过试验导管的流速平稳地增大.直至试验导管内直线流动的红色细流开始发生波动时,记下水的流量和温度,以供计算下临界雷诺数据.
4、继续缓慢地增加调节阀开度,使水流量平稳地增加。这时,导管内的流体的流型 逐步由层流向湍流过渡。当流量增大到某一数据值后,示踪剂(红墨水)一进入试验导管,立即被分散呈烟雾状,这时标明流体的流型已进入湍流区域.记下水的流量和温度数据,以供计算上临界雷诺数。
这样实验操作需反复进行数次(至少5-6次),以便取得较为准确的实验数据。
(三)实验操作注意事项。
1、本实验示踪剂采用红墨水.它由红墨水贮瓶,经连接软管和注射针头,注入试验导管。应注意适当调节注射针头的位置。使针头位于管轴线上为佳。红墨水的注射速度应与主体流体流速相近(略低些为宜),因此,随着水流速的增大,需相应地细心调节红墨水注射流量,才能得到较好的实验效果。
2、在实验过程中,应随时注意稳压水槽的溢流水量,随着操作流量的变化,相应调节自来水给水量,防止稳压槽内液面下降或泛滥事故的发生。
3、在整个实验过程中,切勿碰撞设备,操作时也要轻巧缓慢,以免干扰流体流动过程的稳定性。实验过程有一定滞后现象,因此,调节流量过程切勿操之过急,状态确实稳定之后,再继续调节或记录数据。
(四)实验结果整理 (1)实验设备基本参数
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试验导管内径d= mm (2)实验数据记录及整理 实流量Vs 温度T 验m3·s-1 ℃ 序[1] [2] 号 七、思考题
1、什么是雷诺数?有何意义? 2、速度分布曲线是什么型状? 3、最大流速和平均流速的关系?
粘度μ Pa·s [3] 密度ρ kg·m-3 [4] 流速 m·s-1 [5] 临界雷诺数Re [6] 实验现象及流型
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实验二、伯努利方程实验
实验学时:3 实验类型:验证 实验要求:必修 一、实验目的
当流体在导管内作定态流动时,导管各截面之间的各种形式机械能相互转化,这种变化的变化规律,可由机械能衡算基本方程来表达。本实验通过测定流动流体不同截面上的各种压头,弄清它们之间能量的互相转化关系,加深对伯努利方程、连续性方程的理解与认识。 二、实验内容
1、理解流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系,在此基础上得出的柏努利方程:
22u1p1u2p2Z1???Z2???Hf 2g?g2g?g
2、水在异径管内流动,测定不同流速下,不同截面处的静压能、动能与阻力损失,了解测速管的结构和冲压头的测试方法。 三、实验原理、方法和手段
对于不可压缩流体,在导管内作定常流动,系统与环境又无功的交换时,若以单位质量流体为衡算基准,则对确定的系统即可列出机械能衡算方程:
22 u1p1u2p2gZ1???gZ2????hf (1)2?2?
若以单位重量流体为衡算基准时,则又可表达为
22u1p1u2pZ1???Z2??2?Hf (2)2g?g2g?g
不可压缩流体的机械能衡算方程,应用于各种具体情况下的作适当的简化,例如:
1、当流体为理想液体时,于是式(1)和(2)可简化为
u 2 p u 2 p
112gZ1???gZ2??2 (3)2?2?
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2u12p1u2pZ1???Z2??2 (4)2g?g2g?g2、当液体流经的系统为一水平装置的管道时,则(1)和(2)式又可简化为
22 u 1 ? p 1 ? u 2 ? p 2 ? ? (5) h f 2?2?
2u12p1u2p2Z???Z????hf (6) 122g?g2g?g3、当流体处于静止状态时,则(1)和(2)式又可简化为
gZ ? p / ? gZ ? p / ? ?(7)1122
Z1?p1/?g?Z2?p2/?g (8)
四、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”。 五、实验条件
仪器:伯努利方程实验仪、量筒(2000ml)。 试剂:蒸馏水(或软水)、红墨水。 六、实验步骤
雷诺实验装置
1.稳压水槽;2.试验导管;3.出口调节阀;4.静压头测量管;5.冲压头测量管
实验前,先缓慢开启进水阀,将水充满稳压溢流水槽,并保持有适量流水流出,使槽内液面平稳不变,最后,设法排尽设备内的气泡。
1、关闭实验导管出口调节阀,观察和测量液体处于静止状态下个测试点(a、
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b和c三点)的压强。
2、开启实验导管出口调节阀,观察比较液体在流动情况下测试点的压头变化。
3、缓慢开启实验导管的出口条件阀,测量流体在不同流量下的各测试点的静压头、动压头和损失压头。
实验过程中必须注意如下几点:
1、实验前一定要将实验导管和测压管中的空气泡排除干净,否则会影响准确性。
2、开启进水阀或调节阀时,一定要缓慢,并随时注意设备内的变化。 3、实验过程中需根据测压管量程范围,确定最小和最大流量。
4、为观察测压管的液柱高度,可在临实验测定前,向各测压管滴入几滴红墨水。
实验记录
1、测量并记录实验基本参数
实验导管内径:dA= mm;dB= mm;dC= mm; 实验系统的总压头: h= mmH2O 2、非流动体系的机械能分布及其转换 验证流体静力学方程: 水 温 密 度 各测试点的静压头 pB/ρg Τ / ℃ 各测试点的静压强 ρ/kgm-3 pA/ρg pB/ρg Τ / ℃ ρ/kgm-3 pA/ρg 3、流动体系的机械能分布及其转换
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