文档介绍：大气污染控制工程
流体力学泵与风机
实验指导书

实验一雷诺实验
实验目的
观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。
观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。
测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。
二、实验要求
实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。
熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。
仔细观察实验现象,记录实验数据。
分析计算实验数据,提交实验报告。
三、实验仪器
雷诺实验装置(套),2、蓝、红墨水各一瓶,3、秒表、温度计各一只,4、卷尺。
四、实验原理
流体在管道中流动,有两种不同的流动状态,其阻力性质也不同。在实验过程中,保持水箱中的水位恒定,即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小,在管路中就有稳定的平均流速u,这时候如果微启带色水阀门,带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动,带色水成一条带色直线,其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动,带色水线没有与周围的液体混杂,层次分明的在管道中流动。此时,在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中的带色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使色线完全扩散与无色水混合,此时流体的流动状态为紊流运动。
雷诺数: 连续性方程:A•u=Q u=Q/A
流量Q用体积法测出,即在时间t内流入计量水箱中流体的体积ΔV。

式中:A-管路的横截面积 u-流速
d-管路直径γ-水的粘度
五、实验步骤
连接水管,将下水箱注满水。
连接电源,启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。
将蓝墨水注入带色水箱,微启水阀,观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。
通过计量水箱,记录30秒内流体的体积,测试记录水温。
调整水阀至带色水直线消失,再微调水阀至带色水直线重新出现,重复步骤4。
层流到紊流;紊流到层流各重复实验三次。
六、数据记录与计算
表1、上临界雷诺数Rec1
次数
ΔV(m3)
t(s)
Q(m3/s)
u(m/s)
Rec1
平均Rec1
1
2
3
表2、下临界雷诺数Rec2
次数
ΔV(m3)
t(s)
Q(m3/s)
u(m/s)
Rec2
平均Rec2
1
2
3
d= mm T(水温)= 0C
七、实验分析与总结(可添加页)
1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。
2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。
实验二流体流动沿程阻力系数、局部阻力系数测定
一、实验目的
1、观察流体稳定流动时在长为L等直管以及通过阀门时的能量损失情况。
2、熟悉液体在管道中流动时的能量损失计算方法,并对能量损失有一个数量上的概念。
3、掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。
二、实验要求
1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。
2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。
3、仔细观察实验现象,记录实验数据。
4、分析计算实验数据,提交实验报告。
三、实验仪器
1、流体综合实验台(沿程阻力系数、局部阻力系数实验管)一套;2、被测阀门一只;3、U形压差计两套;4、温度计、秒表、卷尺各一只。
流体综合实验台
四、实验原理
沿程阻力系数:流体在等直管道中流动,由于摩擦阻力引起能量损失。对距离为L的两断面列能量方程可求得L长度上的沿程阻力损失。
由达西公式: 得,并计算对应雷诺数Re。
其中,Δh由U型侧压管测得,u用体积法测得流量并由u=Q/A, 计算得之。
局部阻力系数ξ:在紊流情况下,因局部阻碍的强烈扰动大大加强了流体的紊流强度,局部阻力进入阻力平方区,ξ仅与局部阻碍的形状有关而与Re无关。由,根据被测阀门两侧在压差板上的液柱高,得到压差Δh,即表示流体流经阀门时的能量损失hf。由ξ=2gΔh/u2可确定该阀门的局部阻力系数。
五、实验步骤
1、在流体综合实验台上确定出所测等直管道和阀门以及所接的U型管。
2、接通电源、开启水泵。待流体流动稳定后开始测试数据。
3、从小到大调节阀门,在不同的速度点记录测压管数据和流量(体积法)。
4、推荐做6-10个点。最后记录管径、管长、和水温。
六、数据记录与计算
表1、等直径管道沿程阻力实验记录表
序号
流量m3/s
测压指示mmH2O
沿程阻力系数λ
雷诺数
Re
水量m3
时间s
流量m3/s
流速m/s
左
右
压差Δh
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
表2、阀门阻力实验记录表