流体流动形态的观察与测定.

1、流体流动形态的观察与测定（雷诺实验）一、实验目的：1、实际观察流体在管内作层流、 湍流流动时的流动形态， 并观察层流和湍流时的速度分布形式。2、确立雷诺准数与层流和湍流的联系，并测出临界雷诺准数的大小。3、初步掌握流动形态对化工过程的影响。4、了解溢流装置的结构和作用，熟悉转子流量计的流量校正方法。二、实验原理的说明：1、液体作滞流流动时，其质点作直线运动，且互相平行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体的主体向一定的方向流动。2、利用少量的带色指示液加入透明的玻璃管中，即通过指示液的流动形态来确定管道中流体的流动形态。3、雷诺准数是确定流体流动类型的准数。若流体在圆形管子内流动，则

2、雷诺准数用下式表示。u dVSdRes式中： d管子内径 m ；s管子的横截面积 m2 ；u管内流速 m/s ；流体密度 kg/m 3 ；流体粘度 Pas；Vs流体的流量 m 3/s对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数（Re)仅与流速有关。改变流量，即可改变流速，也可改变流动的形态。当流体的流动形态由层流转变为过渡流或湍流时，其雷诺准数即为临界雷诺准数；而其流速即是临界流速。当管内流速高于临界值时，即有可能转变为湍流。三、设备及流程说明实验装置如图所示， 图中大槽为水槽， 试验时水即由此进入玻璃管(玻璃管系观察流体流动的形态和层流时导管中流速分布之用)。槽内之水由自来水管供给，水量

3、由阀A 调节，槽内设有进水稳流袭置及溢流箱。用以维持平稳而又恒定的液面，多余之水由溢流管排入水沟。试验时打开阀C，水即由高位槽进入玻璃管，经转子流量计后，排向排水管，可用C 阀调节水量，流量由转子流量计测出。高位墨水瓶供贮存墨水之用，墨水由此经阀B 流入玻璃管，阀B 即墨水量的调节阀。四、实验步骤1、检查水箱 5 中是否有水，高位墨水瓶中是否有沉淀；转子流量计中转子是否在下部，针孔有无堵塞。在测试时，必须保证有溢流现象2、观摩层流、湍流流动形态和层流、湍流时的速度分布。1）打开阀门 C，并打开墨水液阀门B，此时从针头中即可流出红色的指示液。当指示液呈一条直线向下流出时，即表明流动状态是层流。逐

4、渐开大阀门C，当流量增大到一定值时，原来表现出直线状的指示液，会变成不稳定的曲线状或散乱现象。此时流动状态即为湍流。2）关闭阀门 B 和阀门 C，然后将阀门B 突然打开一段时间，使玻璃管上端充满红色的指示液，然后关闭阀门 B ，而打开阀门 C，则指示液向下流动，同时其前部呈抛物线状，或者较平的曲线状。抛物线即为层流时的速度分布，较平的曲线状，即为湍流时的速度分布。观察完毕后，关上阀门B 和阀门 C。3、测定临界雷诺准数图 2 1 雷诺实验装置流程图1、墨水瓶； 2、进水稳流装置；3、溢流箱； 4、溢流管；5、高位水槽； 6、排水管； 7、转子流量计；8、观察玻璃管；1）测定水箱液面较平静时的临

5、界雷诺准数 Re1。使水箱中充满水，然后关闭阀门 A 。放置一段时间后 (即水面无波动时 )，开启阀门 C 和 B( 注意： B 阀门不可开得太大 )。开始测试和记录指示液由直线到散乱状的流量值，并要注意记录指示液由直线转变成曲线状时的值。然后关闭阀门 B和 C。2）测定在水箱中液位不变的情况下的临界雷诺准数Re1。，开启阀门A ，使水箱中充满水。并保持溢流。此时，重新打开阀门B 和阀门 C，重复上面的测试工作和数据记录。五、操作注意事项：1、当测定水面平静时的临界雷诺值Re1 时，由于水箱不进水，水箱中的液位逐渐下降，流量也会随时间的推移而逐渐减小。因此当需固定某一流量观察流形时，应逐渐开大阀门C，以保证管内流量稳定在某一数值2、开自进水阀时，要控制在保持少量溢流即可，不可过大，以免水箱液面剧烈波动而影响测试数据。3、实验完毕后，将管道中的有色液体排空，并冲洗干净。六、数据整理设备编号 _；管子内径 _mm ；水温 _oC流量流速根据Re 判断的流序号m/s计算雷诺数实际观察的流型m3/s型1液面 2平静 34512保持溢流345七、思考题1、影响流动形态的因素有哪些?2、如果管子是不透明的， 不能用直接观察来判断管中流动形态， 你认为可以用什么方法来到断管中的流动形态 ?3、有人说可以只用流速来判断管中流动形态，流速低于某一具体数值时是层流，