雷诺实验和伯努利实验报告

化工原理试验 柏努利试验试验七 雷诺试验一、试验目的1、观看液体流淌时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。2速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步把握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。3应用无量纲参数进展试验争论的方法，并了解其有用意义。二、试验原理1、液体在运动时，存在着两种根本不同的流淌状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起掌握作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速渐渐增大，质点惯性力也渐渐增大，粘滞力对质点的掌握渐渐减弱，当流速到达肯定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即相互混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反响了液流内部构造从量变到质变的一个变化过程。液体运动的层流和紊流两种型态，首先由英国物理学家雷诺进展了定性与定量的证明，并依据争论结果，提出液流型态可用以下无量纲数来推断：Re=Vd/νRe在雷诺试验装置中，通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区分清楚地反映出来。在层流中，有色液体与水互不混惨，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。2、在如下图的试验设备图中，取1-1，1-2两断面，由恒定总流的能量方程知：p aV2 p aV2z 1 1 1 z 2 2 2h1 2g 2 2g fp p1 由于管径不变V=V h (z1 f 1

1)(z 2

h1-11-2浊测出流量，并由实测的流量值求得断面平均流速VQ，作为lgh

lgv关系曲线，如以下图所示，A f曲线上EC段和BD段均可用直线关系式表示，由斜截式方程得：lghf=lgk+mlgv lghf=lgkvm hf=kvm m为直线的斜率mtg

lghf2

lghf1lgv2

lgv1试验结果说明EC=1，θ=45°，说明沿程水头损失与流速的一次方成正比例关系，为层流区。BD段为紊流区，沿程水头损失与流速的 1.75~2次方成比例，即m=1.75~2.0，其中AB段即为层流向紊流转变的过渡区，BC段为紊流向层流转变的过渡区C点为紊流向层流转变的临界点，C点所对应流速为下临界流速，C点所对应的雷诺数为下监界雷诺数A点为层流向紊流转变的临界点，1化工原理试验 柏努利试验A点所对应流速为上临界流速，A点所对应的雷诺数为上临界雷诺数。三、试验设备以下图是流态试验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的局部等组成。试验时，只要微微开启出水阀，并翻开有色液体盒连接收上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或紊流状态。图7-1 自循环液体两种流态演示试验装置图1、自循环供水器；2、试验台；3、可控硅无级调速器；4、恒压水箱；5、有色水水管；6、稳水孔板；7、溢流板；8、试验管道；9、试验流量调整阀43～558，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水承受自行消色的专用有色水。四、试验步骤1、开启电流开关向水箱充水，使水箱保持溢流。2体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。3、渐渐加大泄水阀开度，观看有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。4为紊流。并用体积法测定管中过流量。5中过流量。五、绘图分析上在双对数纸上以V为横坐标，hf为纵坐标绘制lgV~lghf曲线并在曲线上找上临界流速VK ，上计算上临界雷诺数R

V d并定出两段直线斜率m，m。EK上 k上 1 22化工原理试验 柏努利试验lghf2f1f2f1lgv2

lghlgv1将从图上求得的m值与各流区m六、思考题1、液体流态与哪些因素有关?为什么外界干扰会影响液体流态的变化?2、雷诺数的物理意义是什么？为什么雷诺数可以用来判别流态？临界雷诺数与哪些因素有关？为什么上临界雷诺数和下临雷诺数不一样？流态判据为何承受无量纲参数，而不承受临界流速？分析层流和紊流在动力学特性和运动学特性方面各有何差异？〔测出下临界雷诺数与所测上临界雷诺数有何异同？为什么？3化工原理试验 柏努利试验柏努利试验一、试验目的l2、深入了解柏努利方程的意义。二、试验原理l、不行压缩的试验液体在导管中作稳定流淌时，其机械能守恒方程式为：u2 p

u2 p zg 1 1W zg 2 2 h1 2 e 2 2 f

〔1〕式中：uu一分别为液体管道上游的某截面和下游某截面处的流速，m／s；l 2PP一分别为流体在管道上游截面和下游截面处的压强，Pa；1 2zz一分别为流体在管道上游截面和下游截面中心至基准水平的垂直距离，m;l 2ρ一流体密度，Kg／m；We—液体两截面之间获得的能量，J／Kg;gm／s2；∑hJ／Kg。f2、抱负流体在管内稳定流淌，假设无外加能量和损失，则可得到：u2 p u2 pzg 1 1zg 2 21 2 2 2

〔2〕表示1kg抱负流体在各截面上所具有的总机械能相等，但各截面上每一种形式的机械能并不肯定相等，但各种形式的机械能之和为常数，能量可以相互转换。34化工原理试验 柏努利试验1zgp zgp211 2 〔3〕所以流体静止状态仅为流淌状态一种特别形式。三、试验装置及流程试验前，先关闭试验导管出口调整阀，并将水灌满流水糟，然后开启调整阀，水由进水管送入流水槽，流经水平安装的试验导管后，试验导管排出水和溢流出来的水直接排入下水道。流体流量由试验导管出口阀掌握。进水管调整阀掌握溢流水槽内的溢流量，以保持槽内液面稳定，保证流淌系统在整个试验过程中维持稳定流淌。d=30mm d=18mm图1 柏努利试验装置图四、试验内容〔一〕演示1、静止流体的机械能分布及转换将试验导管出口阀全部关闭，以便于观看〔也可在测压管内滴入几滴红墨水，观看AB、D2、肯定流量下流体的机械能分布及转换缓慢调整进水管调整阀，调整流量使溢流水槽中有足够的水溢出，再缓渐渐开启试验导管出口〔观看到试验导管中部的两支测压水柱略有差异时，将流量固定不变，当各测压管的水柱高度稳定不变时，说明导管内流淌状态稳定。可开头观看试验现象。3、不同流量下稳定流体机械能分布及转换连续缓慢地开启试验导管的出口阀，调整出口阀使流量不断加大，观看A、B、C、D处测压管内液柱变化。5化工原理试验 柏努利试验〔二〕试验1、流量肯定，确定流体各截面静压能．接演示局部，试验导管内流量到达稳定后，取一量筒和秒表，在导管出口，用体积法测流量，并对压差计读数进展校核看是否与式〔2〕计算结果相等。五、试验结果与数据处理1、试验设备根本参数d=30mm，d=18mml 22、试验数据记录及整理表1 试验记录表序号序号hhhhhhhhV，mlt,sH,mmHO123456782133253380331033103310332032503320100014.53233103370331033103290330032203300100013.72332003300320032103200320531003190100011.8310.33mHO1、计算压强：由压强换算公式: 23.325

1.0133105Pa得：2例：3325mmHO2

1.0133105Pa32616Passu V Vss2、计算速度：由

d2 公式得：416

u，u1

2如下：化工原理试验 柏努利试验u Vs1

Vs

0.09736ms1000101000106 14.5314 1V V

0.0324u s 2

0.2765m s1000101000106 14.5324 2

0.018242试验结果整理表序号序号PPPP静压强，PaABCDu,ms1u,ms21326163246932469318800.097360.27652324693246932273315560.10310.28643313903139031390304090.11960.3322z gu2 p z gu2 p1221122由 1 2 2 2 AB、CD122zgu2 p z gu2 p12211 2 2 2 122当液体流经的系统为一水平装置的管道时，由于AB122Z Z

zgu2

p1

gu2 pA B,

2

2 可简化为7化工原理试验 柏努利试验AAu2 pAA22

u2 pB2BB2B

u u，u uA由A2B1得AuA由A2B1得A只需核算 只需核算

u2 pB2是否相等即可BB2是否相等即可Bu2 p

0.2765 2 32616 32.654J Kg2 2 1000u2 p

2 32469 32.474 J Kg2 2 1000可知，A点截面静压能和B点截面静压能并不相等。11u2 p11同上，分别核算同一高度A与B和同一高度的C与D，2同上，分别核算同一高度A与B和同一高度的C与D，2

u2 p22是否222是否2相等，并将结果列于下表：

静+动压头1，32.654，32.474静+动压头1，32.474，31.918232.51032.474232.27831.627331.44531.397331.39730.464序号CJ序号CJKgDJKg序号AJKgBJKg六、试验结果与总结8化工原理试验 柏努利试验由上表比较得，同一高度下的两点截面静压能并不相等，1zgu2 p 11

gu2 p221 2 22

2 该式是抱负流体在管内稳定流淌，无外加能量和损失状况下可相等，实际流体在管内流淌时有流淌阻力、管壁摩擦力等阻力存在，不能做到完全相等，但结果相近。对于实际流体Hf>0，则各截面的机械能之和必随流过距离的增加而减小，之间的差值即为阻力损失压头。实际流体流淌过程中的各种阻力均与流速有关。试验留意事项题。高位槽的水位肯定要和溢流口相齐，否则流淌不稳定，造成很大试验误差。假设管内或各测压点处有气泡，要准时排解以提高试验的准确性。有的标尺固定不紧，因振动会上下移动，应准时予以调整。可疏通。七、思考题1、管内的空气泡会干扰试验现象，请问怎样排解?答：调整流量，调整压力，但不超过最大压力。2、试验结果是否与理论结果相符合？解释其缘由。122zgu2 p z gu2 p