化工原理实验讲义(应化09)

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1、实验一雷诺实验一、目的与要求1、通过实验了解圆管内流体流动情况，建立流型概念。2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。二、实验原理流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。流体流动的型态与流体的密度、粘度及流道的直径有关。这可用雷诺准数来判断，一般为：Re≤2000为滞流Re≥4000为湍流2000

2、验主要数据：实验管道有效长度L=600mm外径d=30mm内径di=26mm四、实验方法1、准备工作（1）向墨水储瓶中加入适量的用水稀释过的墨水。（2）调整墨水细管出口的位置，使它位于实验管道的中心线上。（3）轻轻打开墨水流量调节夹，使墨水从墨水咀流出，排出墨水管内空气，关闭调节夹。2、雷诺实验过程（1）关闭流量出口调节阀，打开储水槽进水阀，使自来水充满水槽，并使槽内溢流堰具有一定的溢流量。（2）轻轻打开管道出水阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内气体。（3）调节储水槽下部的出水阀开度，调节储水槽液位，使其保持恒定。（4）缓慢地

3、适当打开墨水流量调节夹，墨水自墨水咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前水流量下实验管道中墨水的流线。根据流线判断流型，并用秒表、量筒测定流体流量。（5）适当的增大管道出水阀开度，通过调节储水槽下部的出水阀和进水阀控制储水槽液位，并维持一定的水槽溢流板溢流量。适当调整墨水流量，使墨线清晰，稳定后，测定较大流量下实验管内的流动状况。如此反复，可测得一系列不同流量下的流型，并判断临界流型。3、速度分布图的测定与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出水阀的开度范围。首先使储水槽液位恒定（此时

4、，可通过调节储水槽的进口阀和出口阀使液位稳定），瞬时开关墨水流量调节夹，19在墨水咀出口处形成一个墨团，观察墨团端面特征，打开管道出水阀（使出水阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端面随流体流动时的变化，记下管道末端墨团端面的形态后，通过调节储水槽的进口阀和出口阀调节储槽液位，使其恒定。测定流量，计算雷诺准数，判断流型，即可测得对应流型的径向速度分布图。如此反复，通过调节管道出水阀开度，即可测得不同流型的速度分布图。五、实验数据及记录1、实验用水：温度=黏度=密度=序号线型容积时间流量Re1234567891011122、速度

5、分布图的测定层流：Re=流量：速度图：湍流：Re=流量：速度图：六、实验结果与讨论1、实验结果：层流时Re≤湍流时Re≥临界值Re=2、讨论（1）临界值与理论值有何出入，为什么？（2）如因进水、溢流、外界震动等因素，使实验管中墨水流线偏离中心线或左右摆动，对实验结果有影响吗？如何消除？19实验二单相流体流动阻力实验一、实验目的1、学习了解直管摩擦阻力hf、直管摩擦阻力系数λ的测定方法。2、掌握摩擦阻力系数λ与雷诺数Re之间的关系。3、熟悉压差的测定方法。二、实验内容1、测定不同的流体流型状态下摩擦阻力系数λ与Re之间的关系。2、在

6、对数坐标纸上绘制λ—Re的关系曲线。三、实验原理直管的摩擦阻力是雷诺数和管壁相对粗糙度的函数，即λ=f（Re，ε/d），所以对一定的相对粗糙度而言（特定的直管）λ与Re才有一定的关系。但λ随Re的变化规律与流体流型有关。流体以不同的流速在一定的长度等直径的水平圆型直管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：（2—1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）（2—2）整理（2—1）、（2—2）两式得（2—3）分析以上两式，对实验来说，直管的长度L和管径d是已知的，确定流体的温度，则流体的ρ和μ也是定值。调节一系列的流量，

7、通过压差测定，就可计算一系列的λ和Re，从而得出λ随Re的变化关系。四、实验主要仪器及主要技术数据直管的长度L=1.8m管内径d=8.3mm.五、实验方法1、接通电源，打开数字式差压变送器开关，预热15min后，检察零点（方法：不带电的状态下检察电流表的零点，称为机械零点。带电状态下的零点是差压变送器的零点，称为电器零点）不为零时在老师的指导下调整。2、向储水槽内注水，到水满为止。关闭水泵出口阀（即各流量计调节阀），开动水泵，分别逐步打开大流量转子流量计和小流量转子流量计进口阀，可使流量各自达到最大时，排出流道和导压管内的空气。此

8、环节中，在逐步打开大流量计时，应用夹子夹住U型压差计的导压管，待数字式压差计和流道中气体排出后，关闭大流量计进口阀。将U型压差计导压管夹子去掉，适当打开大流量计进口阀。使流体在U型压差计的导压管内流动，关闭阀门，通过U型管顶部旋塞，排出U型压差计管