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1、讲稿二 0 一四年二月化工原理实验1雷诺实验一、实验目的1观看层流、湍流的流态及其转化特点；2测定临街雷诺准数，把握圆管流淌形状的判别准则；3观看紊流（或湍流）产生过程，懂得紊流产生气理。二、实验原理1. 液体在运动时，存在着两种全然不同的流淌状态。当液体流速较小 时，惯性力较小，粘滞力对质点起操纵作用，使各流层的液体质点互不混 杂，液流呈层流运动。当液体流速逐步增大，质点惯性力也逐步增大，粘 滞力对质点的操纵逐步减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成 涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层 流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。2起
2、初始状态流速较大时，从紊流到层流的过渡流速为下临界流速， 对 应的雷诺准数为下临界雷诺数，反之为上临界流速和上临界雷诺数。Re 数（1）式中d 导管直径，m;流体密度，kg m 3;流体粘度，Pa - s;u 流体流速，m s 1;大量实验测得：当雷诺准数小于某一下临界值时，流体流淌型态恒为 层流；当雷诺数大于某一上临界值时，流体流型恒为湍流。在上临界值与 下临界值之间，则为不稳固的过渡区域。关于圆形导管，下临界雷诺数为2000,上临界雷诺数为10000。一样情形下，上临界雷诺数为4000时，即可 形成湍流。应当指出，层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相隔一 个不稳固过渡区域，因此，
3、临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度 上受一些不稳固的其他因素的阻碍。三、实验装置（雷诺实验仪CEA F01型）雷诺试验装置要紧由稳压溢流水槽、试验导管和转子流量计等部分组 成，如图1所示。自来水持续注入并稳压溢流水槽。稳压溢流水槽的水流T * 经试验导管和流量计，最后扌排 了当排入下水道。水道。稳隸压溢流水槽的溢流水，也直截图i雷诺实验装置及流程1. 示踪剂瓶；2.稳压溢流水槽；3试验导管；4.转子流量计；V01. 示踪剂调剂阀；V02.上水调剂阀；V03.水流量调剂阀；V04，V05 泄水阀；V06 放风阀。四、实验方法实验前预备工作：(1) 实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽。将适量
4、示踪剂(红墨水) 加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与计头之间管路内的空气。(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。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 验时具有稳固的压头。(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剂 阀，将流量调至最小值，以便观看稳固的层流流型，再精细地调剂示踪剂 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，一样略低于主体流体的流速为宜。精心调剂至能观看到一条平直的红 色细流为止。(3) 缓慢地逐步增大调剂阀的开度，使水通过试验导管的流速平稳地 增大。
5、直至试验导管内直线流淌的红色细流开始发生波动时，记下水的流 量和温度，以供运算临界雷诺数据。(4) 连续缓慢地增加调剂阀开度，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，赶忙被分散呈烟雾状，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，以供运算上临界雷诺数。（5）以相反程序，即调剂阀开度从大逐步关小，再观看观众流淌形状 的变化现象，并记下水的流量和温度数据，以供运算下临界雷诺数。如此实验操作需反复进行数次（至少 56 次），以便取得较为准确的 实验数据。实验操作注意事项：（1）本实验示踪剂采纳红墨
6、水，它由红墨水贮瓶，经连接软管和注射 针头，注入试验导管。应注意适当调剂注射针头的位置，使什头位于管轴 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，需相应地细心调剂红墨水注射流量，才能得到较好的 实验成效。（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，相应调剂自来水给水量，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 干扰流体流淌过程的稳固性。实验过程有一定滞后现象，因此，调剂流量 过程切勿操之过急，状态确实稳固之后，再连续调剂或记录数据。五、结果分析管内径为 d
7、 0.022m六、摸索题1. 液体流态与哪些因素有关 ?什么原因外界干扰会阻碍液体流态的变 化?2. 雷诺数的物理意义是什么？什么原因雷诺数能够用来判别流态？3. 流态判据为何采纳无量纲参数，而不采纳临界流速？4. 临界雷诺数与哪些因素有关？什么原因上临界雷诺数和下临雷诺数 不一样？5. 如果管子不是透亮的，不能直截了当观看来判定管中的流体流淌型态，你认为能够用什么方法来判定？6. 有人讲能够只用流速来判定管中流体流淌型态， 流速低于某一个体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下能够由流 速的数值来判定流淌型态？7. 试按照雷诺与流淌演示实验， 简述紊流的产生和进展机理，
8、以及如何 降低或排除阻力缺失。试列举具体措施。2. 离心泵实验一、实验目的1了解离心泵的构造，把握其操作和调剂方法；2实验测定在一定转速下泵的特性曲线；3标定孔板流量计的孔流系数。二、实验原理离心泵要紧特性参数有流量、扬程、功率和效率。这些参数不仅表征 泵的性能，也是选择和正确使用泵的要紧依据。1.泵的流量泵的流量即泵的送液能力，是指单位时刻内泵所排出的液体体积。泵 的流量可直截了当由一定时刻t内排出液体的体积V或质量m来测定。即Vs V m3 s1(1)或Vs m3 s1(2)tpt若泵的输送系统中安装有通过标定的流量计时，泵的流量也可由流量 计测定。当系统中装有孔板流量计时，流量大小由压差
9、计显示，流量vs与倒置U形管压差计读数R之间存在如下关系：(3)So 孔板的锐孔面积，m2;Vs CoS。-2gRm3 - s 1式中，Co 孔板流量系数；2. 泵的扬程若以泵的压出管路中装有压力表处为 B截面，以及入管路中装有真空 表处为A截面，并在此两截面之间列机械能衡算式，则可得出泵扬程He的运算公式：2 2P B p A U B U AH e H 0 g2g式中PB 由压力表测得的表压强，Pa； 表测得的真空度，Pa；H。 A、B两个截面之间的垂直距离,处的液体流速，m s 1 ；Ub B截面处的液体流速，m s1。(4)由真空Pam;UaA截面在单位时刻内，液体从泵中实际所获得的功，
10、即为泵的有效功率。若 测得泵的流量为Vs m s 1，扬程为He，m,被输送液体的密度为Ne VsHe gW（ 5）泵轴所作的实际功率不可能全部为被输送液体所获得，其中部分消耗 于泵内的各种能量缺失。电动机所消耗的功率又大于泵轴所作出的实际功 率。电机所消耗的功率可直截了当由输入电压 U和电流I测得，即率。N UIW4.泵的总效率(6)三、汰实验仪CEAI这时得*腆泵的总效苟壬和电机实际消耗功率运算得出，即（7）勺效率外，还包括传动效率和电机的效F05 型)图2离心泵实验仪流程图1.循环水槽；2.底阀；3.离心泵；4.真空表；5.注水槽；6.压力表; 7.调剂阀；8. 孔板流量计；9.分流槽；
11、10.电流表；11.调压变压器；12.电压表; 13.倒置U形管压差计。本实验装置主体设备为一台单级单吸离心水泵。为了便于观看，泵壳 端盖用透亮材料制成。电动机直截了当连接半敞式叶轮。离心泵与循环水 槽、分水槽和各种测量外表构成一个测试系统。实验装置及其流程如图2所示。泵将循环水槽中的水，通过汲入导管汲入泵体的在汲入导管上端装有 真空表，下端装有底阀（单向阀）。底阀的作用是当注水槽向泵体内注水时， 防止水的漏出。水由泵的出口进入压出导管。压出导管沿程装有压力表、调剂阀和孔 板流量计。由压出导管流出的水，用转向弯管送入分流槽。分流槽分为二格，其中一格的水可流出用以计量，另一格的水可流回循环槽。按
12、照实验 内容不同可用转向弯管进行切换。四、实验方法 在离心泵性能测定前，按下列步骤进行启动操作：（1）充水。打开注水槽下的阀门，将水灌入泵内。在灌水过程中，需 打开调剂阀，将泵内空气排除。当从透亮端盖中观看到泵内已灌满水后， 将注水阀门关闭。（2）启动。启动前，先确认泵出口调剂阀关闭，变压器调回零点，然 后合闸接通电源。缓慢调剂变压器至额定电压（220V）,泵即随之启动。（ 3）运行。泵启动后，叶轮旋转无振动和噪声，电压表、电流表、压 力表和真空表指示稳固，则表明运行差不多正常，即可投入实验。实验时，逐步分步调剂出口调剂阀。每调定一次阀的开启度，待状况 稳固后，即可进行以下测量：（ 1）将出水
13、转向弯头由分水槽的回流格拨向排水格同时，用秒表计取 时刻，用容器取一定水量。 用称量或量取体积的方法测定水的体积流率。 （这 时要接好循环水槽的自来水源） 。（ 2）从压强表和真空表上读取压强和真空度的数值。（ 3）记取孔板流量计的压差计读数。（ 4）从电压表和电流表上读取电压和电流值。实验完毕，应先将泵出口调剂阀关闭，再将调压变压器调回零点，最 后再切断电源。五、实验结果1. 差不多参数 （ 1）离心泵流量： Vs 20L.mm 1杨程： He 5m（H 2O）功率： N 120W转速： n 2800r.min 1（ 2）管道吸入导管内径： d1 20.8mm压出导管内径： d2 20.8m
14、mmmA、B 两截面间垂直距离： H 0（3）孔板流量计锐孔直径： d0 14mm导 管内径： d1 20.8mm2.实验数据处理3. 实验结果作图与分析（1）将实验数据标绘成孔板流量计的流量标定曲线，并求取孔板流量 计的孔流系数。（2）将实验数据整理结果标绘成离心泵的特性曲线。六、摸索题1.按照离心泵的工作原理， 分析离心泵启动前为何要灌泵， 且要关闭流 量调剂阀？2.当由小到大改变流量时， 出口压力表和入口压力表的表演读数按设么 规律变化？3. 你认为离心水泵的叶轮是开式依旧闭式？叶轮叶片是前弯依旧后 弯？4. 什么原因离心泵的流量调剂用出口调剂阀最好？往复泵也如此调剂 行不行？5. 我校
15、西区球场地下建有生活污水处理厂， 打算日处理量为 100 吨，处 理过程的某一道工序试将污水打入距离泵 10 米高的曝气池中，请咨询如何 选择一款合适的泵盖和输送管道？3传热实验一、实验目的1通过对简单套管换热器的实验，把握对流传热i的测定方法；2应用线性回来分析方法，确定关联式 Nu ARem中的常数A、m值 二、实验原理冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由热流体把热量仁慈给 固体壁面，然后由固体壁面的一侧传向另一侧，最后再由壁面把热量传给 冷流体。换言之，热交换过程即为给热一一导热一一给热三个串联过程组 成。若热流体在套管热交换器的管内流过，而冷流体在管外流过，设备两 端测试点上的温度如图1所示。1传热系数i的测定二：训内热流体向冷流体仁慈的热4-pli则在单位时 方式来表
