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1、化学工程实验仪器系列产品CEA -F02 型伯努利实验仪实验指导书北京新华教仪科贸有限公司WWW.BJXHJY.NET一、实验目的流动流体所具有的总能量是由各种形式的能量所组成，并且各种形式的能量之间又可相 互转换。当流体在导管内作定常流动时，在导管的各截面之间的各种形式机械能的变化规律， 可由机械能衡算基本方程来表达。这些规律对于解决流体流动过程的管路计算、流体压强、 流速与流量的测量，以及流体输送等问题，都有着十分重要的作用。本实验采用一种称之为伯努利试验仪的装置，实验观察不可压缩流体在导管内流动时的 各种形式机械能的相互转化现象，并验证机械能衡算方程(伯努利方程)。通过实验，加深 对流体
2、流动过程基础本原理的理解。二、实验原理对于不可压缩流体，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：gZ + i + u 2 = gZ + u 2 + 工 hJ kg -1(1)1 p 212 p 22f若以单位重量流体为计算基准时，则又可表达为pu2pu 2Z + i + i = Z +2 +2 + E H m 液柱(2)1 pg 2 g2 pg 2 gf式中Z 流体的位压头，m液柱；p 流体的压强， Pa；u流体的平均流速，m s -1 ；p流体密度，kg m -3 ；E h 流动系统内因阻力造成的能量损失，Jkg-1 ；
3、E H 流动系统内因阻力造成的压头损失， m 液柱。下标1 和2 分别为系统的进口和出口两个截面。不可流体的机械能衡算方程，应用于各种具体情况下可作适当简化，例如：(1) 当流体为理想液体时，于是式(1)和(2)可简化为gZ +p +17P1u 2 = gZ += + u 2J kg -1( 3 )1p2 12p2 2Z +p1 +u2pu 21 = Z +2 +2m 液柱( 4 )1pg2 g2pg2 g该式即为伯努利(Bernoulli)方程。(2) 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1u 2211+ u 222+EJ kg -15)Pg2 gpg2 gf3
4、）当流体处于静止状态时，则（ 1）和（ 2）式又可简化为gZ + 件=gZ + 厶J kg-1（ 7 ）1 P2 PZ + L = Z +21P g2P gm 液柱（ 8 ）或者将上式可改写为p - p = p g（Z - Z ） 2 1 1 2这就是流体静力学基本方程。（ 9 ）三、实验装置本实验装置主要由试验导管、稳压溢流水槽和三对测压管所组成。 试验导管为一水平装变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管由一对并列的测压 管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。图 1 伯努利实验装置流程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。实验装置的
5、流程如图 1 所示。液体由稳压水槽流入试验导管，途经管内径分别为 16、25 和 16mm 的管子，最后排出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量需直接由计时称量 测定之。四、实验方法实验前，先缓慢开启进水阀，水充满稳压溢流水槽，并保持有适量溢流水流出，使槽内液面平稳不变。最后，设法排净设备内的空气泡。实验可按如下步骤进行：(1) 关闭试验导管出口调节阀，观察和测量液体处于静止状态下各测试点(A、B和C 三点)的静压强。(2) 开启试验导管出口调节阀，观察比较液体在流动情况下的各测试点的压头变化。(3) 缓慢开启试验导管的出口调节阀，测量流体在不同流量下的各测试点的静压头、 动压头和损失压力。实
6、验过程中必须注意如下几点：(1) 实验前一定要将试验导管和测压管中的空气泡排除干净，否则会干扰实验现象和 测量的准确性。(2) 开启进水阀向稳压水槽注水，或开关试验导管出口调节阀时，一定要缓慢地调节 开启程度，并随时注意设备内的变化。(3) 试验过程中需根据测压管量程范围，确定最小和最大流量。如测定流量请用户准 备量筒、(或磅秤)和秒表,测定流量。(4) 为了便于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。五、实验结果1. 测量并记录实验基本参数流体种类：试验导管内径：d =16mmAd = 25mmBd = 16mmC实验系统的总压：H = 400mmHO2. 非流体体系的机械能分布及其转换(1)实验数据记录( 2)验证流体静力学方程。3. 流动体系的机械能分布及其转换(1) 实验数据记录(2) 验证流动流体的机械能衡算方程。
