《流动状态实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流动状态实验（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、流动状态实验、实验目的1. 测定液体运动时的沿程水头损失（h f ）及断面的平均流速（v ）。2. 绘制流态（lgh f 一 lgv ）曲线图，找出下临界点并计算临界雷诺数（Re）的值。、头验装置本室验的装置如图6-1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。1.稳压水箱;2进水管；3溢流管4,试验管路；5压差计；6流量调节阀7,回流管线;8实验台;9蓄水箱10. 抽水泵三、实验原理;11.出水管1. 液体在同一管道中流动，当速度不同时有层流、紊流两种流动状态。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
2、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vl=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:10 -6 m3 / sv 2 v 21 = 2 由于实验管路管径不变2g 2 g式中hl、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（Reynolds Number
3、）判断流体流动状态。雷诺数的计算公式为：DvRe =v式中D 圆管内径;v 一断面平均速度；V 运动粘度系数当RevRe（下临界雷诺数）为层流，Re =20002320CC当ReRe（上临界雷诺数）为紊流，Re=400012000CC四、实验要求1.有关吊数：实验管内径：D=1.0X10-2 m；水的密度：p =998.23 kg/m3：运动粘度系数：v =1.0068 X10-6实验装置编号：No. 10 水温：T= 20 C；动力粘度系数：卩=1.0050 X10-3m2/s。Pa - s:2.实验数据记录处理见表6-1。表6-1流动状态实验数据记录处理表次数h1/(10 -2m)h2/(
4、10 -2m)V/(10 -6m3)t/sQ/(10 -6m3/s)v/(10 -?n/s)hf/(10 -2m)Re155.21899712.579.76106.35737.210564265.446.887516.3853.4265.80918.66536368.756.29872342.9153.17212.55281471.363.995329.7232.0641.1727.44089572.367.488033.3426.3933.0704.93285673.169.376734.5922.1728.2473.82806773.370.171834.0621.0826.8543.22
5、667873.370.579038.5620.4926.0992.82592973.471.176839.4119.4924.8252.324661073.571.652227.8818.7223.8511.923691173.772.356035.7515.6619.9551.41982127472.954643.5612.5315.9671.115861374.273.456855.7910.1812.9690.812881474.373.755267.478.1810.4220.610351574.473.955580.156.928.8210.58761674.474563102.95
6、.476.9700.46921774.674.35401304.155.2920.3526以其中一组数据写出计算实例。以第一组数据为例：Q=V/t=997X 10-6/12.50=83.49 X 10-6m3/s v=Q/A=83.49X 10-6/(3.14*0.01人2/4)= 106.357 X 10-2 m/sh=h -h =55.2-18=37.2 X 10-2 mf 12Re = =0.01* 1O6.357X10-2/ ( 1.0068 X 10-6) =10564v3.要求：(1)在双对数坐标纸上绘制hf - v关系曲线图hf-/关系曲线1000.000100.00010.00
7、01.000110hf/102m100由上图得，临界速度vc=26.10X 10-2m/sRecDvcV=0.01 X26.1 X10-2 /(1.0068 X 10-6)=2592.4五、实验步骤1. 熟悉仪器，打开开关水泵启动抽水泵；2. 向稳压水箱充水使液面恒定，并保持少量溢流;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；4. 将流量调节阀打开，直至流量最大；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 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
8、复步骤5,共测18组数据；7. 测量水温，利用水的密度和粘温表（见附录B）查出动力粘度系数p和密度p ；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。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，同时实验过程的中间针形阀不得逆转；3、当实验进行到过渡区和层流时，要特别注意针形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5个点，过渡状态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？答：层流主要表现为液体质点的摩擦和变形；紊流主要表现为液体质点的相互撞击和掺
9、混； 过度段为临界状态。说明了流体流动质点之间相互作用的表现形式不同。2. 为什么在确定下临界雷诺数Rec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？答：因为从紊流过渡到层流的临界速度比较稳定，更有实用意义。液体从层流过度到紊流和 从紊流过渡到层流，临界流速有所不同，两者是不可逆过程。3为什么将临界雷诺数Rec作为判断流态的准数？你的实测值与标准是否接近？答：如果试验条件理想，水面稳定，临界流速可能达到相当大的数值，但是工程中管路都不 会是平稳的，故规定从紊流过渡到层流的较低临界值Re做为判别流态的根据。c八、心得体会本实验是验证液体在同一管道中流动，当速度不同时有层流和紊流两种流动状态。层流的 特点是流动各质点互不掺混，成线状流动.紊流的特点是流体的各质点互相掺混,有脉动现象。 需要注意的是在实验的整个过程中，要求稳压水箱始终保持少量溢出。本实验要求流量从大 到小逐渐调整，同时在实验过程中针型阀不得逆转。当实验进行到过渡段和层流段时，要特 别注意针型阀的调节幅度一定要小，使流量及压差的变化间隔小。实验点分配要合理，在层 流段、紊流段各测5个点，在过渡段测6-8个点。
