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1、中学雷诺试验及流体流淌过程机械能的转换试验预习报告雷诺试验一、试验目的1、了解管内流体质点的运动方式，生疏不同流淌形态的特点，把握判别流型的准则。2、观看圆筒直管内流体作层流、过渡流、湍流的流淌形态。二、试验原理流体流淌有两种不同形态，即层流(滞流)和湍流(紊流)，流体作层流流淌时， 其质点作平行于管轴的直线运动，湍流时流体质点在沿管轴流淌时同时还作着杂乱无章的随机运动。雷诺准数是推断流淌型态的准数。假设流体在圆管内流淌，则雷诺准数可用下式表示:雷诺数:Re,d u/ 式中:d,管子内径，mu,流体在管内的平均流速，m/s 3 ,流体密度，kg/m ,流体粘度，kg/(m?s)试验证明，流体在
2、直管内流淌时，当 Re?2023 时属层流;Re?4000 时属湍流;当Re 在两者之间时，可能为层流，也可能为湍流。流体于某一温度下在某一管径的圆管内流淌时，Re 值只与流速有关。本试验中，水在确定管径的水平或垂直管内流淌，假设转变流速，即可观看到流体的流淌型态及其变化状况，并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。三、试验流程试验前，先将水布满低位储水槽，关闭流量计后的调整阀，然后启动循环水 泵。待水布满稳压溢流水槽后，开启流量计的调整阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲池、试验导管和流量计，最终流回低位贮水槽。水流量的大小，可由流量计和调整阀调整。示踪剂承受红色墨水，它由红墨水贮槽经连接收和细孔喷嘴，注
3、入试验导管。细孔玻璃注射管位于试验导管入口的轴线部位。 四、演示操作1、层流流淌形态试验时，先少许开启调整阀，将流速调至所需要的值。再调解红墨水贮瓶的下口旋塞，并做精细调整，使红墨水的注入流速与试验导管中主体流体的流速相适 应，一般略低于主体流体的流速为宜。待流速稳定后，记录主体流体的流量。此 时，在试验导管的轴线上，就可观看到一条平直的红色细流，似乎一根拉直的红线一样。2、湍流流淌型态缓慢的加大调整阀的开度，使水流量平稳地增大，玻璃导管内的流速也随之平稳的增大。此时可观看到，玻璃导管轴线上呈直线流淌的红色细流开头发生波动。随着流速的增大，红色细流的波动程度也随之增大，最终断裂成一段段的红色细
4、流。当流速连续增大时，红墨水进入试验导管后马上呈烟雾状分散在整个导管内，进而快速与主体主流混为一体，使整个管内流体染为红色，以致无法区分红墨水的流线。五、留意事项作层流流淌时，为了使层流状况能较快地形成，而且能够保持稳定。第一，水槽的溢流应尽可能的小。由于溢流较大时，上水的流量也大，上水和溢流两者造层的震惊都比较大，影响试验结果。其次，应尽量不要人为地使试验装置产生任何震惊。流体流淌过程机械能的转换一、试验目的1、了解流体在管道中流淌状况下，静压能、动能和位能之间相互转换的关系，加深对伯努利方程的理解。2、了解流体在管道中流淌时，流体阻力的表现形式。 二、试验内容观看流体流淌过程中，随着测试管
5、路构造、水平位置及流量的变化，流体的势能和动能之间的转换变化状况，并找出其规律，以验证伯努利方程。三、试验原理工业生产中，流体的输送多在密闭的管道中进展，因此争论流体在管内的流淌是化学工程中一个重要课题。任何运动的流体，照旧遵守质量守恒定律和能量守恒定律，这是争论流体力学性质的根本动身点。1. 连续性方程流体在管内稳定流淌时的质量守恒，依据平均流速的定义，对均质、不行压缩流体uA=uA 1122可见，对均质、不行压缩流体，平均流速与流通截面积成反比，即面积越大， 流速越小;反之，面积越小，流速越大。对圆管，上式可转化为22 ud=ud 11222. 机械能衡算方程运动的流体除了遵循质量守恒定律
6、以外，还应满足能量守恒定律，依此，在工程上可进一步得到格外重要的机械能衡算方程。 对于均质、不行压缩流体，在管路内稳定流淌时，其机械能衡算方程(以单位质量流体为基准)可表示为:22z+u/2g+p/g+h=z+u/2g+p/g+h 111e222f2 明显，上式中各项均具有高度的量纲，z 称为位头，u/2g 称为动压头(速度头)，p/g 称为静压头(压力头)，h 称为外加压头，h 称为压头损失。ef关于上述机械能衡算方程的争论:(1) 抱负流体的柏努利方程无黏性的即没有黏性摩擦损失的流体称为抱负流体，就是说，抱负流体的h=0，假设此时又无外加功参与，则机械能衡算方程变为: f22 z+u/2g
7、+p/g=z+u/2g+p/g 111222上式为抱负流体的柏努利方程。该式说明，抱负流体在流淌过程中，总机械能保持不变。(2) 假设流体静止，则 u=0，h=0，h=0，于是机械能衡算方程变为 ef z+p/g=z+p/g 1122上式即为流体静力学方程，可见流体静止状态是流体流淌的一种特别形式。四、试验装置及流程试验装置为有机玻璃材料制作的管路系统，通过泵使流体循环流淌。管路内径为 30mm，节流件变截面处管内径为 15mm。单管压力计 h 和 h 可用于验证变截 12 面连续性方程，单管压力计 h 和 h 可用于比较流体经节流件后的能头损失，单 13管压力计 h 和 h 可用于比较流体经
8、弯头和流量计后的能头损失及位能变化状况，34单管压力计 h 和 h 可用于验证直管段雷诺数与流体阻力系数关系 ，单管压力计 45h 与 h 协作使用，用于测定单管压力计 h 处的中心点速度。655 五、试验操作1、先在下水槽中加满清水，保持管路排水阀、出口阀关闭状态，通过循环泵将水打入上水槽中，使整个管路中布满流体，并保持上水槽液位确定高度，可观看流体静止状态时各管段高度。2、试验开头前，需先清洗整个管路系统，即先使管内流体流淌数分钟，检查阀门、管段有无堵塞或漏水状况，并排解管路中的空气。 3、通过出口阀调整管内流量，留意保持上水槽液位高度稳定(即保证整个系统处于稳定流淌状态)，并尽可能使转子流量计读数在刻度线上。观看记录各单管压力计读数和流量值。4、转变流量，观看各单管压力计读数随流量的变化状况。留意每转变一个流量，需赐予系统确定的稳流时间，方可读取数据。 5、完毕试验，关闭循环泵，全开出口阀排尽系统内流体，之后翻开排水阀排空管内沉积段流体。6、假设不常常使用该装置，试验完毕后应将贮水槽内水排净，防止沉积尘土堵塞测速管。六、留意事项1、不要将泵出口调整阀开启过大，以免水从高位槽冲出和导致高位槽液面不稳定。2、流量调整阀需缓慢地关小，以免造成流量突然下降，使测压管中的水溢出。3、试验时必需排解管路系统内的空气泡。
