化工原理 雷诺数实验数据记录及处理
化工原理实验
实验一 雷诺试验一、实验目的与要求1、观察流体流动轨迹随流速的变化情况，通过转子流量计改变流量观察流体的流动型态，并对层流和湍流的现象进行比较；2、计算雷诺数并比较雷诺数值与流动型态的关系，确定临界雷诺准数。
二、实验原理雷诺实验揭示了重要的流体流动机理，当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动，这种流动形态称层流或滞流。
流体流速增大至一定程度后，流体质点除流动方向（沿管轴方向）上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则的脉动，流体质点彼此混合并有旋涡生成，这种流动形态称湍流或紊流。
层流与湍流是两种完全不同的流动型态。
除流速u 外，管径d ，流体粘度μ和密度ρ，对流动形态也有影响，雷诺将这些影响流体流动形态的因素用雷诺准数（或雷诺数） Re 表示。
即：μρdu =Re一般情况下： Re<2000 层流区 2000<Re<4000 过渡区 Re>4000 湍流区三、实验装置1.示踪剂瓶；2.稳压溢流水槽；3.试验导管；4.转子流量计；5.示踪剂调节阀；6.水流量调节阀；7.上水调节阀；8.放风阀图1 雷诺实验装置四、实验方法实验前准备工作：1.实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽。
将适量示踪剂（红墨水）加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与针头之间管路内的空气。
2.实验前，先对转子流量计进行标定，作好流量标定曲线。
3.用温度计测定水温。
实验操作步骤：（一）、先做演示实验，观察滞流与湍流时流速分布曲线形态。
1、在玻璃管中流体为静止状态下迅速加入墨水，让墨水将指针附近2-3厘米的水层染上颜色，然后停止加入墨水。
2、慢慢打开水流量阀，并逐渐加大流量至一定的值后，观察墨水随流体流动形成的流速分布曲线形态。
(二)、确定不同流动形态下的临界雷诺准数。
1、打开水源上水阀使高位槽保持少量的溢流，维持高位槽液面稳定，以保证实验具有稳定的压头。
雷诺实验带数据处理-2
雷诺实验一、实验目的1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。
2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。
3. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。
二、实验原理1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。
在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有，如图1所示。
2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。
雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re ，作为判别流体流动状态的准则4Re QD πυ=式中 Q ——流体断面平均流量 , L sD ——圆管直径 , mmυ——流体的运动粘度 , 2m在本实验中，流体是水。
水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算36((0.58510(T 12)0.03361)(T 12) 1.2350)10υ--=⨯⨯--⨯-+⨯ 式中 υ——水在t C ︒时的运动粘度，2m s ； T ——水的温度，C ︒。
3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。
临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。
流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层流的过渡时的速度为下临界流速。
4、圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，对应于上、下临界速度的雷诺数，称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。
上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。
而且极不稳定，只要稍有干扰，流态即发生变化。
上临界雷诺数常随实验环境、流动的起始状态不同有所不同。
因此，上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。
有实际意义的是下临界雷诺数，它表示低于此雷诺数的流动必为层流，有确定的取值。
通常均以它作为判别流动状态的准则，即Re < 2320 时，层流Re > 2320 时，紊流该值是圆形光滑管或近于光滑管的数值，工程实际中一般取Re = 2000。
化工原理雷诺实验报告doc
化工原理雷诺实验报告篇一：化工原理实验报告(流体阻力)摘要：本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量qv、测压点之间的压强差ΔP，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路的λ‐Re变化关系及突然扩大管的?-Re关系。
从实验数据分析可知，光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数随Re增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满足Blasuis关系式：?? 。
突然扩大管的局部阻力系数随Re的变化而变化。
一、目的及任务①掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
②测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
③验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。
④将所得光滑管λ-Re方程与Blasius方程相比较。
二、基本原理1. 直管摩擦阻力不可压缩流体，在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。
影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下：流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态相关，可表示为：△p=?(d,l,u,ρ, μ, ε) 引入下列无量纲数群。
雷诺数 Re?相对粗糙度管子长径比从而得到lddu???d??(du??l,,) ?dd?p?u2令???(Re,)d??p??ld?(Re,?ud)22可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
hf??p???ld?u22式中hf——直管阻力，J/kg；——被测管长，m； d——被测管内径，m； u——平均流速，m/s； ?——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。
根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。
化原雷诺实验报告
一、实验目的1. 了解和掌握雷诺实验的基本原理和操作方法。
2. 观察不同流速下流体在管道中的流动状态，即层流和湍流，并分析其特征。
3. 理解雷诺数在流体流动中的重要性，掌握雷诺数的计算方法。
4. 通过实验验证层流和湍流的转换规律，加深对流体力学基本概念的理解。
二、实验原理雷诺实验是研究流体流动的经典实验之一，由法国工程师雷诺在1883年发明。
该实验主要研究流体在管道中的流动状态，即层流和湍流，以及它们之间的转换规律。
实验中，通过观察流体在管道中的流动状态，分析雷诺数与流态之间的关系，从而得出流体流动的规律。
实验原理如下：1. 层流：当流体在管道中流动时，如果流速较低，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。
2. 湍流：当流体流速逐渐增大，质点惯性力逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈湍流运动。
3. 雷诺数：雷诺数（Re）是表征流体流动状态的无量纲参数，其计算公式为：Re = ρvd/μ，其中ρ为流体密度，v为流体流速，d为管道直径，μ为流体粘度。
当雷诺数小于2000时，流体流动为层流；当雷诺数大于4000时，流体流动为湍流；当雷诺数在2000到4000之间时，流体流动为过渡状态。
三、实验设备与材料1. 实验装置：雷诺实验装置，包括管道、阀门、流量计、计时器等。
2. 实验材料：有色水、清水、流量计、计时器等。
四、实验步骤1. 将实验装置连接好，确保管道连接牢固，阀门开关灵活。
2. 将有色水倒入管道中，观察流体在管道中的流动状态。
3. 调节阀门，改变流体流速，观察不同流速下流体在管道中的流动状态。
4. 记录不同流速下流体在管道中的流动状态，包括层流和湍流现象。
5. 根据实验数据，计算不同流速下的雷诺数。
6. 分析不同流速下流体流动状态的转换规律，验证雷诺数的正确性。
五、实验结果与分析1. 当流速较慢时，流体在管道中呈层流状态，颜色水流动平稳，没有出现涡流现象。
雷诺实验_实验报告
一、实验目的1. 观察流体在管道中流动时的层流和湍流现象，区分两种不同流态的特征，了解两种流态产生的条件。
2. 测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。
3. 学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。
二、实验原理流体在管道中流动时，存在两种不同的流动状态：层流和湍流。
层流是指流体流动时，各层流体互不干扰，呈平行流动状态；湍流是指流体流动时，各层流体互相干扰，呈无规则流动状态。
雷诺数（Re）是判断流体流动状态的重要无量纲参数，其表达式为：Re = ρvd/μ其中，ρ为流体密度，v为流体平均流速，d为管道直径，μ为流体动力粘度。
当雷诺数较小时，流体呈层流状态；当雷诺数较大时，流体呈湍流状态。
临界雷诺数（Re_c）是层流和湍流状态的分界点，对于圆形管道，其表达式为：Re_c = 2000三、实验设备与材料1. 实验台2. 圆形管道3. 可调流速装置4. 水泵5. 水箱6. 液体颜色指示剂7. 计时器8. 测量尺四、实验步骤1. 准备实验设备，将圆形管道固定在实验台上。
2. 在水箱中注入适量的水，打开水泵，调节流速装置，使水流速度逐渐增大。
3. 在管道进口处加入液体颜色指示剂，观察颜色指示剂在管道中的流动状态。
4. 记录不同流速下颜色指示剂的流动状态，并测量管道直径、流体密度和动力粘度。
5. 计算不同流速下的雷诺数，观察雷诺数与流态的关系。
6. 重复步骤3-5，验证临界雷诺数。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，观察到以下现象：（1）当流速较小时，颜色指示剂在管道中呈平行流动状态，流体呈层流状态。
（2）当流速逐渐增大时，颜色指示剂在管道中开始出现波纹，随后波纹逐渐增多，振幅增大，流体呈湍流状态。
（3）当流速达到临界雷诺数时，颜色指示剂在管道中呈无规则流动状态，流体呈湍流状态。
2. 计算不同流速下的雷诺数，发现随着流速增大，雷诺数逐渐增大。
当雷诺数达到临界雷诺数时，流体从层流状态转变为湍流状态。
雷诺演示实验实验报告
一、实验目的1. 了解雷诺数的基本概念及其在流体力学中的应用。
2. 观察流体在不同雷诺数下的流动特性，包括层流和湍流。
3. 掌握通过改变雷诺数来控制流体流动状态的方法。
4. 学习实验数据处理和分析方法。
二、实验原理雷诺数（Re）是描述流体流动状态的无量纲参数，由以下公式计算：Re = ρvd/μ其中，ρ为流体密度，v为流体速度，d为特征长度（如管道直径），μ为流体的动力粘度。
根据雷诺数的大小，流体流动可分为层流和湍流两种状态。
当雷诺数较小时，流体流动呈现层流状态；当雷诺数较大时，流体流动呈现湍流状态。
三、实验装置与仪器1. 实验装置：雷诺演示实验装置，包括实验管道、水泵、流量计、阀门等。
2. 仪器：温度计、秒表、直尺、量筒等。
四、实验步骤1. 调整实验装置，连接好实验管道、水泵、流量计等。
2. 将实验管道充满清水，关闭阀门，使系统稳定。
3. 通过调节水泵的转速，改变流体速度，记录不同速度下的流量。
4. 测量实验管道的特征长度，计算不同速度下的雷诺数。
5. 观察流体在不同雷诺数下的流动状态，记录层流和湍流的转变过程。
6. 对实验数据进行处理和分析，绘制雷诺数与流速、流量等参数的关系曲线。
五、实验结果与分析1. 实验数据根据实验数据，绘制了雷诺数与流速、流量等参数的关系曲线，如下：（此处插入实验数据关系曲线图）2. 分析（1）层流状态：当雷诺数较小时，流体流动呈现层流状态。
此时，流体在管道内呈平行层状流动，流速分布均匀，流动稳定。
（2）湍流状态：当雷诺数较大时，流体流动呈现湍流状态。
此时，流体在管道内呈现涡旋、湍流等现象，流速分布不均匀，流动不稳定。
（3）层流与湍流的转变：当雷诺数达到一定值时，流体流动状态会发生转变。
这个转变值称为临界雷诺数。
在本实验中，临界雷诺数约为2100。
（4）雷诺数与流速、流量等参数的关系：从实验数据关系曲线可以看出，随着流速的增加，雷诺数也随之增加。
当流速超过临界雷诺数时，流体流动状态由层流转变为湍流。
雷诺实验数据处理
主体流量L/h
温度°C
导管中现象
25
13.3
导管的轴线上，可观察到一条垂直的红色细流
50
13.4
红色细线
75
13.5
红色细线变细
100
13.6
红色细流有些弯曲
125
13.7
红色细流弯曲、偏移加剧
150
13.7
红色细流发生抖动
175
13.7
红色细流断裂
200
13.8
断裂程度加剧，红色细线若隐若现
3
75
1275.544
4
100
1700.725
5
125
2125.907
临界状体
6
150
2551.088
7
175
2976.269
8
200
3401.451
9
225
3826.632
数据分析：由以上两个表格的对比可以发现，有实验现象得出的结论跟由雷诺系数计算的出的结论存在着差别，可能原因：当流体处于过渡态时，管道的入口处、管道直径或方向改变或外来的轻微干扰，都极易促成湍流的产生，因此，往往将过渡状态当成湍流看待。
湍流
225
红线消失
湍流
2）由雷诺数判断流体的流动形态
雷诺数Re的计算：Re=d/，=qv/s=qv/(d2/4)
Re=dqv/(d2/4)= 4qv/(d)
实验序号
流量
L/h
温度
°C
粘度
Pa×s
密度
Kg/m3
雷诺数
流动形0.77×10-5
999.7
425.1814
层流
2
实验一 雷诺实验
实验一：雷诺实验实验一 雷诺实验一、实验目的1、观察流体在管内流动时的两种不同型态。
2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态。
3、测定流动形态与雷诺数Re 之间的关系及临界雷诺数值。
二、实验内容1、根据测定参数计算Re 并判断流体流动的流型；2、确定临界雷诺值三、实验原理 1、概述在实际化工生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象。
故而了解流体的流动形态极其重要。
本实验装置便于观察，结构简单能使学生对流体流动的两种形态有更好的认识。
2、实验原理流体流动过程中有两种不同的流动型态：层流和湍流。
流体在管内作层流流动时，其质点作直线运动，且质点之间互相平行互不混杂互不碰撞。
湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体的主体仍向某一方向流动。
影响流体流动型态的因素，除代表惯性力的流速和密度及代表粘性力的粘度外，还与管型、管径等有关。
经实验归纳得知可由雷诺准数Re 来判别：μρdu =Re式中：d — 管子内径（m ）u — 流速（m / s ） ρ—流体密度（㎏/m 3） μ—流动粘度（PaS ）雷诺准数是判断流体流动类型的准数，一般认为，Re≤2000为层流；Re≥4000为湍流；2000＜Re ＜4000为不稳定的过渡区。
对于一定温度的液体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流速有关。
本实验是以水为介质，改变水在圆管内的流速，观察在不同雷诺准数下流体流动类型的变化。
化工原理实验讲义3、实验装置流程图1 试剂盒2 试剂调节阀3 高位水槽4 雷诺管5 水量调节阀6 计量水箱7 进水阀8、9 排水阀图1-1 雷诺实验流程图四、操作步骤1、依次检查实验装置的各个部件，了解其名称与作用，并检查是否正常。
2、关闭各排水阀门和流量调节阀门，开泵向实验水箱供水。
3、待有实验水箱溢流口有水溢流出来之后稍开流量调节阀门，调节指示液试剂调节阀门至适度（以指示液呈不间断细流排出为宜）。
4、调节水量由较小值缓慢增大，同时观察指示液流动形状，并记下指示液呈一条稳定直线、指示液开始波动、指示液与流体（水）全部混合时通过秒表和量筒来确定的流量，计算Re，将测得的Re临界值与理论值比较。
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点的静压强
PA/kPa
4.26
4.19
3.95
4.03
3.90
3.92
3.97
4.00
PB/kPa
4.18
4.04
3.64
3.76
3.55
3.59
3.69
3.72
PC/kPa
4.09
3.90
3.35
3.53
3.22
3.28
3.40
3.50
动压
头
u2A/2g mm
9.5
15.1
30.4
24.7
74.3
60.1
79.8
77.2
69.2
66.2
Hf(1-C)mm
21.1
34.9
76
64.9
84.7
81.2
72.5
66.2
PC/kPa
27.2
995.7
416.6
416.8
416.2
4.07
4.07
4.06
403.1
402.69
402.6
3.93
3.93
3.93
389
389.9
390.1
3.80
3.80
3.81
369.9
370.1
370.2
3.61
3.61
3.61
水温
t/℃
密度
ρ/ kg·m-3
实验序号
27.2
995.7
层流上界雷诺数
实验
序号
流量qv
温度t
粘度μ
密度ρ
流速u
临界雷诺数
实验现象
l/h
×10-5m3/s
℃
mPa·s
kg/m3
m/s
1
113
3.14
25.6
0.894
998.3
0.082615
2030.265891
管内成线状的红墨水发生波动
2
124
3.44
0.090658
2227.902393
3
107
2.97
均值
1951.660463
相对误差
-0.024169768
标准偏差
205.9633101
实验一、雷诺数实验数据记录及处理
湍流下界雷诺数
实验
序号
流量qv
温度t
粘度μ
密度ρ
流速u
临界雷诺数
实验
现象
l/h
×10-5m3/s
℃
mPa·s
kg/m3
m/s
1
230
6.39
25.6
0.894
998.3
0.168155
34.3
31.2
27.3
26
u2B/2g mm
0.4
3.1Leabharlann 2.24.16.9
4.7
2.2
2.2
u2C/2g mm
9.4
15.1
30.5
23.3
35.8
32.5
28.6
25.1
流速
uA/(m/s)
0.432
0.544
0.772
0.696
0.820
0.782
0.731
0.714
uB/(m/s)
0.089
0.078229
1922.464162
4
90
2.50
0.0658
1617.025931
5
97
2.69
0.070918
1742.794614
6
104
2.89
0.076035
1868.563298
7
120
3.33
0.087733
2156.034574
8
114
3.17
0.083346
2048.232845
1
2
3
4
5
6
7
8
静压头
PA/ρg mm
436.5
429.1
404.4
413.2
399.7
401.8
406.9
410.1
PB/ρg mm
428.6
414.2
373.5
385.8
363.3
368.1
378.6
381.6
PC/ρg mm
419.5
400
343.5
361.8
329.5
336.3
348.9
358.7
4132.4
红墨水刚进入管内，立即化为烟雾状
2
203
5.64
0.148415
3647.292
3
200
5.56
0.146222
3593.391
4
261
7.25
0.19082
4689.375
5
243
6.75
0.17766
4365.97
6
211
5.86
0.154264
3791.027
7
209
5.81
0.152802
0.246
0.208
0.283
0.368
0.304
0.208
0.208
uC/(m/s)
0.429
0.544
0.773
0.676
0.838
0.798
0.749
0.701
压头
损失
Hf(1-A)mm
0.432
0.544
0.772
0.696
0.820
0.782
0.731
0.714
Hf(1-=mm
21
32.7
3755.094
8
210
5.83
0.153533
3773.061
均值
3968.451138
相对误差
-0.007887216
标准偏差
389.8027749
实验二、伯努利方程实验
水温t
密度ρ
各个测试点的静压头
各个测试点的静压强
℃
kg·m-3
PA/ρg mm
PB/ρg mm
PC/ρg mm
PA/kPa
PB/kPa