20230925化工原理其次周試驗

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一、試驗?zāi)康?/p>

1、通過實測靜止和滾動的流體中各項壓頭及其相互轉(zhuǎn)換，驗證流體靜力學(xué)原理和柏努利方程。

2、通過實測流速的變化和與之相應(yīng)的壓頭損失的變化，確定兩者之間的關(guān)系。

二、基本原理

滾動的流體具有三種機械能：位能、動能和靜壓能，這三種能量可以相互轉(zhuǎn)換。在沒有摩擦損失且不輸入外功的狀況下，流體在穩(wěn)定滾動中流過各截面上的機械能總和是相等的。在有摩擦而沒有外功輸入時，任意兩截面間機械能的差即為摩擦損失。

流體靜壓能可用測壓管中液柱的高度來表示，取滾動系統(tǒng)中的任意兩測試點，列柏努利方程式：

2u12Pu2p1Z1g???Z2g??2??hf

2?2?22對于水平管，Z1=Z2，則u1?p1?u2?p2??h

f2?2?若u1=u2,則P2u2,p1三、試驗裝置及儀器

圖2－2伯努利試驗裝置圖

裝置由一個液面高度保持不變的水箱，與管徑不均勻的玻璃試驗管連接，試驗管路上取有不同的測壓點由玻璃管連接。水的流量由出口閥門調(diào)理，出口閥關(guān)閉時流體靜止。

四、試驗步驟及思考題

1、

關(guān)閉出口閥7，開啟閥門3、5，排出系統(tǒng)中空氣；然后關(guān)閉閥7、3、5，觀測并記錄各測壓管中的液壓高度。思考：所有測壓管中的液柱高度是否在同一標(biāo)高上？應(yīng)否在同一標(biāo)高上？為什么？

將閥7、3半開，觀測并記錄各個測壓管的高度，并思考：

（1）A、E兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D兩管中，C、D兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？將閥全開，觀測并記錄各測壓管的高度，并思考：各測壓管內(nèi)液位高度是否變化？為什么變化？這一現(xiàn)象說明白什么？

2、

3、

五、試驗數(shù)據(jù)記錄

.液柱高度ABCDE閥門

關(guān)閉

半開

全開

六、試驗分析：

1、在流量（流速）為0時，此時無動壓頭，且各處總壓頭相等，故每層液柱高度讀數(shù)相等。2、在流量（流速）不為0時，產(chǎn)生動壓頭，且高度各不一致，其高度順序為E>D>A>B>C。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是由于水從E端流入，從A端流出，滾動中會產(chǎn)生阻力使得能量損失，故E>A和D>B可以確定，其他地方則要根據(jù)流速進一步確定。

3、在B、C、D三管中，由于管徑變細(xì)，且C處為最細(xì)管徑，故流速C處最大，產(chǎn)生的動壓頭最大，在總壓頭恒定的狀況下靜壓頭最小，而由于上述能量損失導(dǎo)致在下游的B處比D處小，故三處高度浮現(xiàn)D>B>C的現(xiàn)象。

4、對比分析整個表格可以發(fā)現(xiàn)，隨著流量的增大，液柱的相對高度差也隨之增大?？芍魉僭酱箪o壓頭越小，動壓頭越大，而恒定的量就是總壓頭。但動壓頭增加浮現(xiàn)平方關(guān)系，故相對高度差也增大。

七、結(jié)論

22u2p1伯努利方程為：Z?u1?P?Z2??2??hf，ABCDE五點高度一致，故不用考慮位壓12g?g2g?g頭Z，E>A和D>B可以確定?hf的存在。且在流速大的地方，靜壓頭小，P小于是液柱高

2度低的現(xiàn)象可以證明動壓頭u和靜壓頭P的加和關(guān)系。由此可以證明伯努利方程的合理

2g?g性。

八、思考題

1、第一步中所有測壓管中的液柱高度是否在同一標(biāo)高上？應(yīng)否在同一標(biāo)高上？為什么？在一開始不在同一高度上，在屢屢重復(fù)蓄水調(diào)理后在同一高度。理論上應(yīng)當(dāng)在同一高度，由于此時沒有動壓頭，故靜壓頭相等，液柱高度一致，這就是連通器原理。

2、其次步中（1）A、E兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？不相等，差值代表水流從E流向A時在A、E兩點間的能量損失。

（2）B、D兩管中，C、D兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？

不相等，B、D差值代表水流從D流向B時在B、D兩點間的能量損失。而C、D兩管的差值代表動壓頭的差值（可能也會存在其間的能量損失）

3、第三步中各測壓管內(nèi)液位高度是否變化？為什么變化？這一現(xiàn)象說明白什么？

變化，由于流速增大，動壓頭增大，靜壓頭變小，這說明動壓頭和靜壓頭可以相互轉(zhuǎn)化，其加和為總壓頭。

流體流型的觀測與測定

一、試驗?zāi)康?/p>

1、觀測流體在管內(nèi)滾動的兩種不同型態(tài)，加強層流和湍流兩種滾動類型的感性認(rèn)識；2、把握雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的測定與計算；3、測定臨界雷諾數(shù)。

二、基本原理

雷諾（Reynolds）用試驗方法研究流體滾動時，發(fā)現(xiàn)影響滾動類型的因素除流速u外，還有管