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1、实验六、流动状态实验一、实验目的 1测定液体运动时的沿程水头损失（）及断面的平均流速(v)；2在双对数坐标上绘制流态（）曲线图，找出下临界点并计算临界雷诺数(Rec)的值。二、实验装置 本室验的装置如图所示。本实验所用的设备有流态实验装置、量筒、秒表、温度计及粘温表。在图1-6-1横线上正确填写实验装置各部分的名称图1-6-1 流态实验装置1. 稳压水箱 ；2. 进水管 ；3. 溢流管 ；4. 实验管路 ；5. 压差计 ；6. 流量调压阀 ；7. 回流管线 ；8. 实验台 ；9. 蓄水箱 ；10. 抽水泵 ；11. 出水管 三、实验原理 填空1液体在同一管道中流动，当速度不同时有层流、紊流两种
2、流动状态。层流的特点是质点互不掺混，成线状流动。在紊流中流体的各质点相互掺混，有脉动现象。不同的流态，其沿程水头损失与断面平均速度的关系也不相同。层流的沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比；紊流的沿程水头损失与断面平均速度的m次方成正比 (m= 1.752.0) 。层流与紊流之间存在一个过渡区，它的沿程水头损失与断面平均流速关系与层流、紊流的不同。2当稳压水箱一直保持溢流时，实验管路水平放置且管径不变，流体在管内的流动为稳定流，此种情况下v1=v2。那么从A点到B点的沿程水头损失为hf，可由能流量方程导出：h1、h2分别是A点、B点的测压管水头，由压差计中的两个测压管读出。3雷诺数（Rey
3、nolds Number）判断流体流动状态。雷诺数的计算公式为：圆管内径；断面平均速度；运动粘度系数当（下临界雷诺数）为层流，=20002320；当（上临界雷诺数）为紊流，=400012000之间。四、实验要求 1有关常数： 实验装置编号：No. 6 实验管内径：D= 1.0 cm； 水温：T= 16.6 ；水的密度：=0.g/cm3； 动力粘度系数：= 1.09412 mPas；运动粘度系数：= 0. cm2/s。2、以表1-6-1中的任意一组数据为例 ，写出计算实例（包含计算公式、数据及结果）。（1 ）沿程水头损失：（2）运动粘度系数：（3）流量：（4）断面平均速度：（5）雷诺数：3实验数
4、据记录处理见表1-6-1。 表1-6-1 流动状态实验数据记录处理表次数h1/cmh2/cmV/mlt/sQ/ml/sv/cm/shf/cmRe154.713.4100012.1082.64463105.226441.39606.559265.144.894517.1555.1020470.158120.36405.026369.157.2100024.540.8163351.9689611.94744.464471.464.394530.8130.6718639.052627.13565.278572.367.297038.1925.3993232.339425.12952.401672.7
5、69.179035.1922.4495628.583673.62609.523773.170.677038.2220.1465225.651352.52341.819873.171.178539.919.6741925.0499522286.915973.371.873543.6616.8346321.434521.51956.8471073.672.672557.6512.5758916.0121211461.8131173.87355054.0910.1682412.94660.81181.951273.973.356573.787.9.0.6890.1497137473.547071.0
6、46.8.0.5769.0386147473.637568.195.499347.0.4639.23981574.173.837588.254.5.0.3493.93516171819204、在双对数坐标纸上绘制的关系曲线图图1 的关系曲线图5、确定下临界点，找出临界点速度，并写出计算临界雷诺数的过程。=25.049cm/s=五、实验步骤 填空 正确排序（4）将流量调节阀打开，直至流量最大；（1）熟悉仪器，打开开关12启动抽水泵；（8）关闭水泵电源和流量调节阀，并将实验装置收拾干净整齐。（5）待管内液体流动稳定后，用量筒量测水的体积，用秒表测出时间。记录水的体积及所用(2)向稳压水箱充水使液面
7、恒定，并保持少量溢流；(7)测量水温，利用水的粘温表（见附录B)查出动力粘度系数、；(3)在打开流量调节阀前，检查压差计液面是否齐平。若不平，则须排气；的时间，同时读取压差计的液柱标高；(6)然后再调小流量。在调流量的过程中，要一直观察压差计液面的变化，直到调至合适的压差。再重复步骤5，共测18组数据；六、注意事项 1、在实验的整个过程中，要求稳压水箱始终保持少量溢流；2、本实验要求流量从大到小逐渐调整，同时实验过程的中流量调节阀阀不得逆转；3、当实验进行到过渡段和层流段时，要特别注意流量调节阀的调节幅度一定要小，使得流量及压差的变化间隔要小；4、实验点分配要合理，在层流、紊流段各测五个点，过
8、渡状态6-8个点。七、问题分析 1液体流动状态及其转变说明了什么本质问题？流动状态的转变在本质上表现为受力的不同。流体流动中永远存在着质点的摩擦与撞击现象。在层流状态，质点摩擦所表现出的粘性力起主要作用；而在湍流状态，以质点发生碰撞引起速度变化而表现的惯性力为主。2为什么在确定下临界雷诺数的实验过程中要求从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转？（1）当从小到大调节流量时，流体内粘性力与惯性力逐渐接近，当两力作用近似相等时，流体仍保持原层流状态，故当流体变为湍流，已经是惯性力占主导，故此时为上临界雷诺数；反之，若从大到小调节流量，当发生流型变化时，粘性力占主导，此时所测雷诺数为下临界雷诺数。（
9、2）实验过程中如果逆转，将导致流动状态不按下降时的轨迹，导致实验误差变大。因此，要求从大流量到小流量慢慢调节，且中间不得逆转3为什么将临界雷诺数作为判断流态的准数？你的实测值与标准是否接近？当变换管径或变换流动介质时，流动状态会发生变化，及同一种流体在不同管径的管道中流动，其临界速度不同；同一管道中，不同流体流动时，其临界流速也不同；即使同一管道同一流体，因流体温度不同，临界流速也可能不同 ，因此，用临界流速来判别流态时存在着针对性而且不方便。因此我们采用无因次数雷诺数来作为判断流态的准数。通过实验，我组所测雷诺数为2286.9，位于20002300之间。实验时也存在误差，主要有：（1）实验时难以保证管道不受振动；（2）在流体为过渡阶段时，液面浮动很大，读数难以精确；（3）操作时人为误差也会影响实验结果精确性。
