大气污染控制工程实验指导书

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

一、实验目的

1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。

2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。

3、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

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、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：γ

d

u ⋅=

Re 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 。

t V

Q ∆= 42d A ⋅=π

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

1、连接水管，将下水箱注满水。

2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。

3、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。

4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。

5、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。

6、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

表2、下临界雷诺数Rec2

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。

h P P h f ∆=-=

γ

2

1

由达西公式：g u d L h f 22⋅⋅=λ 得 2

222Lu

h

gd Lu gdh f ∆==λ，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, 4

2

d A ⋅=π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g

u h f 22

⋅=ξ,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h f 。由ξ=2g Δh/u 2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

表2、阀门阻力实验记录表

七、实验分析与总结（可添加页）

1、计算不同流速下的沿程阻力系数。

2、画出沿程阻力系数与雷诺数的关系曲线。

3、求出阀门阻力系数的平均值。

实验三伯努利方程仪实验

一、实验目的

1、验证静压原理。

2、掌握一种测量流体流速的方法。

3、观察流体流经能量方程实验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进

行分析，验证伯努利方程的正确性，加深对能量方程的理解。

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、能量方程实验管一只；

2、定位水箱一个；

3、皮托管四只；

4、U形测

压管四个；5、计量水箱一个；6、秒表、温度计各一个；7、卷尺一个。