化工原理實驗講義(應(yīng)化09)

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1、實驗一雷諾實驗一、目的與要求1、通過實驗了解圓管內(nèi)流體流動情況，建立流型概念。2、通過流量的測定、雷諾數(shù)的計算和圓管內(nèi)流線的特征，判斷流體的流動型態(tài)，并測定臨界雷諾數(shù)。3、測定流體在圓形直管中層流、湍流的速度分布圖。二、實驗原理流體作穩(wěn)態(tài)流動時，其流動型態(tài)基本分為滯流（層流）、湍流兩種，這兩種流型的過渡狀態(tài)稱為過渡流。流體流動的型態(tài)與流體的密度、粘度及流道的直徑有關(guān)。這可用雷諾準(zhǔn)數(shù)來判斷，一般為：Re≤2000為滯流Re≥4000為湍流2000

2、驗主要數(shù)據(jù)：實驗管道有效長度L=600mm外徑d=30mm內(nèi)徑di=26mm四、實驗方法1、準(zhǔn)備工作（1）向墨水儲瓶中加入適量的用水稀釋過的墨水。（2）調(diào)整墨水細(xì)管出口的位置，使它位于實驗管道的中心線上。（3）輕輕打開墨水流量調(diào)節(jié)夾，使墨水從墨水咀流出，排出墨水管內(nèi)空氣，關(guān)閉調(diào)節(jié)夾。2、雷諾實驗過程（1）關(guān)閉流量出口調(diào)節(jié)閥，打開儲水槽進(jìn)水閥，使自來水充滿水槽，并使槽內(nèi)溢流堰具有一定的溢流量。（2）輕輕打開管道出水閥門，使流體緩慢流過實驗管道，排出管內(nèi)氣體。（3）調(diào)節(jié)儲水槽下部的出水閥開度，調(diào)節(jié)儲水槽液位，使其保持恒定。（4）緩慢地

3、適當(dāng)打開墨水流量調(diào)節(jié)夾，墨水自墨水咀流出，待墨線穩(wěn)定后，即可看出當(dāng)前水流量下實驗管道中墨水的流線。根據(jù)流線判斷流型，并用秒表、量筒測定流體流量。（5）適當(dāng)?shù)脑龃蠊艿莱鏊y開度，通過調(diào)節(jié)儲水槽下部的出水閥和進(jìn)水閥控制儲水槽液位，并維持一定的水槽溢流板溢流量。適當(dāng)調(diào)整墨水流量，使墨線清晰，穩(wěn)定后，測定較大流量下實驗管內(nèi)的流動狀況。如此反復(fù)，可測得一系列不同流量下的流型，并判斷臨界流型。3、速度分布圖的測定與上述雷諾數(shù)測定相似，通過流量調(diào)節(jié)及墨線線形的判斷，分別判定流型為層流、湍流時對應(yīng)的管道出水閥的開度范圍。首先使儲水槽液位恒定（此時

4、，可通過調(diào)節(jié)儲水槽的進(jìn)口閥和出口閥使液位穩(wěn)定），瞬時開關(guān)墨水流量調(diào)節(jié)夾，19在墨水咀出口處形成一個墨團，觀察墨團端面特征，打開管道出水閥（使出水閥開度在所測定流型的開度范圍），觀察墨團端面隨流體流動時的變化，記下管道末端墨團端面的形態(tài)后，通過調(diào)節(jié)儲水槽的進(jìn)口閥和出口閥調(diào)節(jié)儲槽液位，使其恒定。測定流量，計算雷諾準(zhǔn)數(shù)，判斷流型，即可測得對應(yīng)流型的徑向速度分布圖。如此反復(fù)，通過調(diào)節(jié)管道出水閥開度，即可測得不同流型的速度分布圖。五、實驗數(shù)據(jù)及記錄1、實驗用水：溫度=黏度=密度=序號線型容積時間流量Re1234567891011122、速度

5、分布圖的測定層流：Re=流量：速度圖：湍流：Re=流量：速度圖：六、實驗結(jié)果與討論1、實驗結(jié)果：層流時Re≤湍流時Re≥臨界值Re=2、討論（1）臨界值與理論值有何出入，為什么？（2）如因進(jìn)水、溢流、外界震動等因素，使實驗管中墨水流線偏離中心線或左右擺動，對實驗結(jié)果有影響嗎？如何消除？19實驗二單相流體流動阻力實驗一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)了解直管摩擦阻力hf、直管摩擦阻力系數(shù)λ的測定方法。2、掌握摩擦阻力系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系。3、熟悉壓差的測定方法。二、實驗內(nèi)容1、測定不同的流體流型狀態(tài)下摩擦阻力系數(shù)λ與Re之間的關(guān)系。2、在

6、對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制λ—Re的關(guān)系曲線。三、實驗原理直管的摩擦阻力是雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度的函數(shù)，即λ=f（Re，ε/d），所以對一定的相對粗糙度而言（特定的直管）λ與Re才有一定的關(guān)系。但λ隨Re的變化規(guī)律與流體流型有關(guān)。流體以不同的流速在一定的長度等直徑的水平圓型直管內(nèi)流動時，其管路阻力引起的能量損失為：（2—1）又因為摩擦阻力系數(shù)與阻力損失之間有如下關(guān)系（范寧公式）（2—2）整理（2—1）、（2—2）兩式得（2—3）分析以上兩式，對實驗來說，直管的長度L和管徑d是已知的，確定流體的溫度，則流體的ρ和μ也是定值。調(diào)節(jié)一系列的流量，

7、通過壓差測定，就可計算一系列的λ和Re，從而得出λ隨Re的變化關(guān)系。四、實驗主要儀器及主要技術(shù)數(shù)據(jù)直管的長度L=1.8m管內(nèi)徑d=8.3mm.五、實驗方法1、接通電源，打開數(shù)字式差壓變送器開關(guān)，預(yù)熱15min后，檢察零點（方法：不帶電的狀態(tài)下檢察電流表的零點，稱為機械零點。帶電狀態(tài)下的零點是差壓變送器的零點，稱為電器零點）不為零時在老師的指導(dǎo)下調(diào)整。2、向儲水槽內(nèi)注水，到水滿為止。關(guān)閉水泵出口閥（即各流量計調(diào)節(jié)閥），開動水泵，分別逐步打開大流量轉(zhuǎn)子流量計和小流量轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)口閥，可使流量各自達(dá)到最大時，排出流道和導(dǎo)壓管內(nèi)的空氣。此

8、環(huán)節(jié)中，在逐步打開大流量計時，應(yīng)用夾子夾住U型壓差計的導(dǎo)壓管，待數(shù)字式壓差計和流道中氣體排出后，關(guān)閉大流量計進(jìn)口閥。將U型壓差計導(dǎo)壓管夾子去掉，適當(dāng)打開大流量計進(jìn)口閥。使流體在U型壓差計的導(dǎo)壓管內(nèi)流動，關(guān)閉閥門，通過U型管頂部旋塞，排出U型壓差計管