流体能量转换(柏努利)演示实验

1、化工原理实验装置系列之流体能量转换 (柏努利 演示实验装置 实验指导书 杭州言实科技有限公司2012.3目 录一、实验目的 . . 3二、实验原理 . . 3三、实验装置 . . 4四、实验方法 . . 5流体能量转换 (柏努利 演示实验一、实验目的1、加深对能量转化概念的理解;2、观察流体流经扩大管、缩小管段时,各截面上静压变化。二、实验原理对于不可压缩流体,在导管内作定常流动,系统与环境又无功的交换时,若以单位质量流体为 衡算基准,由于导管截面上的流速不同,而引起相应静压头变化,其关系可由流动过程中能量恒算 方程来描述,即:式中:gz 每千克质量流体具有的位能, J/kg; 表示每千克质量

2、流体具有的动能, J/kg;表示每千克质量流体具有的压强能, J/kg;fH表示每千克质量流体在流动过程中的摩摖损失, J/kg。若以单位重量流体为衡算基准时,则又可表达为mm 水柱 (2式中: Z 流体的位压头, m 液柱; P 流体的压强, P a ;u 流体的平均流速, m · s 1; - 流体的密度, kg · m 3;f h 流动系统内因阻力造成的能量损失, J · kg 1; H 流动系统内因阻力造成的压头损失, m 液柱。因此,由于导管截面和位置发生变化引起流速变化,致使部分静 -压头转化成动 压头,它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。+=+f

3、 H u P gZ u P gZ 2222211121211-kg J 1(22u p+=+f hgu g p z H g u g p z 2222222111三、实验装置如图 1-1所示,本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所组成。 实验导管为一水平装置的变径圆管,沿程分四处设置压管。每处测压管有一对并列的测 压管组成,分别测量该截面处的静压头和冲压头。 图 1-1伯努利实验装置流程图图 1-2 实验导管结构图 实验装置的流程如图 1-1所示。液体稳压水槽流入实验导管,途径直径分别为 19、 42和 19mm 的管子,经过一段收缩段,再经过一个 19mm 内径弯管,最后排除出设

4、备。 流 体流量由出口调节阀调节。流量从转子流量计测定之。实验前,先将水充满低位储水箱,然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调节阀,并 将水灌满稳压流水水箱,最后,设法排尽系统中的气泡。实验时,先启动循环水泵,然后依次开启出口阀和调节阀,水由低位储水箱被送入 稳压溢流水箱。流经试验导管后再返回低位储水箱中。流体流量可由试验管出口调节阀 控制。泵出口阀控制溢流水箱的溢流量,以保持水箱内液面恒定,从而保证流动体系在 整个实验过程中维持稳定流动。四、实验方法1、非流动体的机械能分布及其转换演示时,将泵的出口阀和试验导管出口的调节阀全部关闭,系统内的液体处于静止 状态。此时,可观察到:试验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相同的,且其液 面与溢流水箱内的液面平齐。2、流动体系的机械能分布及其转换启动循环水泵,将泵出口阀逐渐开启,调节流量至溢流水箱中有足够的溢流水溢出。 缓慢地开启试验导管的出口调节阀,使导管内水开始流动,各测压管中的水柱高度将随 之开始发生变化。可观察到:各截面上的水柱高度差随着流体流量的增大而增大。这说 明,当流量加大时,流体流过导管各截面上的流速也随之加大。这就需要更多的静压头 转化为动压头,表现为每对测压管的水柱高度差加大。同时