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1、DB-LLZ流体力学综合实验装置使用说明书 目 录一、 概述1二、 设备性能与主要技术参数1三、 可开实验1四、 实验原理2五、 实验流程图5六、 实验操作步骤与注意事项6七、 设备维护与保养7八、 实验数据处理7 上海顶邦教育设备有限公司流体力学综合实验装置使用说明书一、 概述本实验装置是由雷诺实验、柏努利实验、沿程阻力实验和局部阻力实验于一体的综合实验台，外形美观，且节约实验投资与占地面积。在实际生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象，故而了解流体的流动形态极其重要。流体在流动过程中为克服流动阻力必定要消耗能量。流体流动阻力产生根本的原因是流体具有粘性，流动时存在
2、着内磨擦，而固定的管壁或其它形状固体壁面，促使流动流体的内部发生相对运动，为流体流动阻力的产生提供了条件，因此液体阻力的大小与流体的物性、流动状况及壁面等因素有关。流体在流动系统中作定态流动时，流体在各截面上的流速、密度、压强等物理参数仅随位置而改变而不随时间而变。根据能量守恒定律，对任一段管路内流体流动做能量衡算，即可得到表示流体的能量关系和流动规律的柏努利方程。二、 设备性能与主要技术参数与配置1、运行环境：温度0-40度，相对湿度：90%RH，电源：220V/50Hz。2、雷诺管：长1200mm、内径14mm，两测压点距离750mm,有机玻璃。3、柏努利管：总长1200mm、内径24mm
3、和14mm，有机玻璃管制作，按两点法求出各有变化点的动静压头。4、沿程阻力管：长1100mm、内径14mm，有机玻璃制作，两测压点间的距离：800mm。5、局部阻力管：长1100mm，内径分别为14mm变24m，14mm变24mm以及阀门阻力，两测压点间的距离：50+50mm，有机玻璃制作。6、流量校核管为长1100mm内径14mm的有机玻璃管，其上装有文丘里流量计喉径6.5mm。可用来对文丘里流量计进行流量实验7、流量测量：DN20涡轮流量计：量程 （0.88 m3h),8、1号差压传感器量程为0-10Kpa,可测量沿程压差、突扩压差。 2号差压传感器量程为0-10Kpa,可测量突缩压差。
4、3号差压传感器量程为0-100Kpa,可测量阀门压差、文丘里压差。9、水泵：最高扬程：15m，最大流量：30L/min，转速2800r/min，功率370W。10、计量水箱：透明有机玻璃制作，外壁带有计量刻度。11、实验水箱：有机玻璃制成，约40L，上装指示液盒，指示液为红墨水。12、蓄水箱：容积约100L，不锈钢制作。18、实验所用的流体-水为全循环设计。19、其他:管路、阀门及电路控制系统；整体框架：不锈钢材质。20、外形尺寸：20006001700mm。三、 可开实验1、雷诺实验。2、柏努利方程实验。3、沿程阻力实验。4、局部阻力实验。5、文丘里测流量的校核实验。四、 实验原理1、雷诺实
5、验：流体流动过程中有两种不同的流动型态：滞流和湍流。流体在管内作滞流时，其质点作直线运动，且互相平行其质点之间互不混杂，互不碰撞。湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体的主体仍向某一方向流动。影响流体流动型态的因素，除代表惯性力的流速和密度及代表粘性力的粘度外，还与管型、管径等有关。经实验归纳得知可由雷诺准数Re来判别：式中：d 管子内径（m）u 流速（m / s） 流体密度（/m3）流动粘度（PaS）Re2000为滞流；Re4000为湍流；2000Re4000为不稳定的过渡区。2、沿程阻力与局部阻力实验：流体阻力产生的根源是流体具有粘性，流动时存在内摩擦。而壁的形状则促使流动的流体内
6、部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。流动阻力可分为直管阻力和局部阻力。流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。因此，流动阻力的测定颇为重要。从流程图可知水从贮槽由泵输入恒位水槽，再流经管道，经计量槽计量后回到水槽，循环利用。改变流量并测定直管与管件的相应压差，即可测得流体流动阻力。直管阻力磨擦系数的测定直管阻力是流体流经直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失hf 。对于等直径水平直管段根据两测压点间的柏努利方程有： 式中：l 直管长度（m）d 管内径 （m）（P1 - P2） 流体流经直管的压强降（Pa）u 流体截
7、面平均流速（m/s） 流体密度（kg/m3） 流体粘度（PaS）由式（1 - 1）可知，欲测定，需知道I、d、（P1 - P2）、u、等。1） 若测得流体温度，则可查得流体的、值。2） 若测得流量，则由管径可计算流速u。3） 两测压点间的压降（P1 - P2），可用U型压差计测定。此时： 式中： R U型压差计中水银柱的高度差（m）则： 局部阻力系数的测定局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部位置时所引起的阻力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列柏努利方程有： （1-4） 即： 式中： 局部阻力系数 P1- P2 局部阻力压强降（Pa）式（1 4）中、u、P
8、1- P2等的测定同直管阻力测定方法。3、柏努利实验：1、 不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小）的变化，会引起流动过程中三种机械能位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的。2、 对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失掉了。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。3、 以上几种机械能均可用U型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度
9、则为静压头与动压头之和。测压孔处流体的位压头由测压孔的几何高度确定。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。4、 柏努利方程式 式中： 、两截面间各自距基准面的距离 （m） 、可通过流量与其截面积求得 (m/s) 、由U型压差计的液位差可知 （ ）对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 4、文丘里流量计校核文丘里流量计是应用最广泛的节流式流量计。当流体通过文丘里时由于流道的缩小，使流速增加，即增加了液体的动能，从而降低了流体的势能，利用压降的变化，可以测量流体的流速，根据柏努利原理，可以得到如下计算公式：式中：孔口处流速，m/s；文丘里流量系数，无因次；R -
10、- 压差计读数，m；压差计内指示液密度，kg/m3； 流体密度，kg/m3；其中不仅与（孔口与管道截面积比）有关，而且还与孔板的结构形状、加工进度、流体在管内雷诺数、取压方式以及管壁面的粗糙度等诸因素有关，所以只能通过实验测定求得，才能利用公式得出流速、流量。流量计的校正实际上就是对给出的的校正，即要得到某一待定条件下流量计的流量系数c与校正曲线。校正的总思路是在不同的流量下，测得压差计读数R，通过其它方法得到对应的标准流量，再根据公式计算出对应的流量系数，这样根据连续性可得到流量系数与雷诺数Re间的关系曲线，以及流量与指示液读数R之间的关系曲线以修正原有的和关系曲线，达到流量计的校正目的。标
11、准流量计的测量方法对液体一般采用体积测量法、质量测量法和基准测量法。本实验采用体积测量法。五、 实验流程图六、 实验操作步骤与注意事项1. 实验操作前依次检查实验装置的各个部件，了解其名称与作用，并检查是否正常有无漏水现象。2. 测量并记录实验时的水温。3. 打开泵开关至实验水箱内有水溢流后，再开始做各个分实验。雷诺实验：1、 先用泵将水灌满恒压水箱，开始做雷诺实验。2、 往指示液盒内加入指示液，此时指示液流量调节阀应关闭，通过雷诺实验管流量调节阀调节水流量的大小。打开指示液阀，改变水流量观察滞流状态及湍流状态下指示液的流动形状并对过渡区作好仔细观察。3、 调节水量由较大值缓慢减小，同时观察红
12、色（或其它有颜色的液体）指示液流动形状，并记下指示液成一条稳定直线、指示液开始波动、指示液与流体（水）全部混合时的流速，通过秒表和计量水箱来确定流速，测定实验时的水温得出液体密度，计算Re，将测得的Re临界值与理论值比较。4、 重复步骤三五次，用来计算Re临界平均值。5、 确保指示液不再输出后关闭雷诺实验管流量调节阀，打开计量水箱排水阀，将存水排掉，开始另一新实验。注意事项1、 在实验前，加入指示液后，必须确保指示液输入管内无气泡，（频繁挤压指示液输入管，将气泡赶尽即可），否则指示液将无法输出。2、 注意在做层流实验时实验台周围不得有外加的干扰，（如轻微振动）。实验者调节出近似一条直线时，手离
13、开实验台不接触设备等待片刻。柏努利实验：1、 流量调节阀开到一定大小，观察并记录各测压点正对和垂直于流体流动方向的液柱高度、。要注意其变化情况。2、 继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差。3、 若为演示实验则不用记录秒表和计量水箱的数值，计量水箱与蓄水箱之间的联通阀一直打开。需进行计算时则要用秒表和计量水箱所记录下的数值进行流量的计算，当计量水箱内的水位过高时则打开计量水箱与蓄水箱间的联通阀，以保证蓄水箱内的水量。沿程阻力与局部阻力实验：（1） 沿程阻力实验1、 打开总电源开关，按下启动按钮启动离心泵。稍开沿程阻力实验管道的流量调节阀，将实验管路和测压管中的空气排尽。再进行阻力测定实验。2、 流量调节：开启管路出口阀，调节流量，让流量从0.3到1.5m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.3m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值。逐渐加大流量调节阀的开度，记录水温、流量、压差等实验数据。3、 如果实验结果符合正常实验规律，即可终止实验。关闭流量调节阀，开始另一新实验(注意：不停泵)。（2） 局部阻力实验局部阻力系数的测定方法与直管阻力的测定一致。流量计校核（文丘里流量计）1、
