流體力學(xué)綜合實驗裝置實驗操作步驟與注意事項
1. 實驗操作前依次檢查實驗裝置的各個部件,了解其名稱與作用,并檢查是否正常有無漏水現(xiàn)象。
2. 測量并記錄實驗時的水溫。
3. 打開泵開關(guān)至實驗水箱內(nèi)有水溢流后,再開始做各個分實驗。
雷諾實驗:
1、 先用泵將水灌滿實驗水槽,開始作雷諾實驗。
2、 往指示液盒內(nèi)加入指示液,此時指示液流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉,通過雷諾實驗管流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水流量的大小。打開指示液閥,改變水流量觀察滯流狀態(tài)及湍流狀態(tài)下指示液的流動形狀并對過渡區(qū)作好仔細(xì)觀察。
3、 調(diào)節(jié)水量由較大值緩慢減小,同時觀察紅色(或其它有顏色的液體)指示液流動形狀,并記下指示液成一條穩(wěn)定直線、指示液開始波動、指示液與流體(水)全部混合時的流速,通過秒表和計量水箱來確定流速,測定實驗時的水溫得出液體密度,計算Re,將測得的Re臨界值與理論值比較。
4、 重復(fù)步驟三~五次,用來計算Re臨界平均值。
5、 確保指示液不再輸出后關(guān)閉雷諾實驗管流量調(diào)節(jié)閥,打開計量水箱排水閥,將存水排掉,開始另一新實驗。
注意事項
1、 在實驗前,加入指示液后,必須確保指示液輸入管內(nèi)無氣泡,(頻繁擠壓指示液輸入管,將氣泡趕盡即可),否則指示液將無法輸出。
2、 注意在做層流實驗時實驗臺周圍不得有外加的干擾,(如輕微振動)。實驗者調(diào)節(jié)出近似一條直線時,手離開實驗臺不接觸設(shè)備等待片刻。
沿程阻力與局部阻力實驗:
(1) 沿程阻力實驗
1、 稍開沿程阻力實驗管道的流量調(diào)節(jié)閥,待測壓管內(nèi)的讀數(shù)穩(wěn)定后,記錄下兩測壓點(diǎn)間的液面差以及秒表的時間和計量水箱內(nèi)水的體積。
2、 逐漸加大流量調(diào)節(jié)閥的開度,待測壓管內(nèi)的讀數(shù)穩(wěn)定后,記錄下兩測壓點(diǎn)間的液面差以及秒表和計量水箱內(nèi)水的體積。
3、 重復(fù)步驟2。實驗過程中的液柱高度差應(yīng)當(dāng)是逐步增加的,如果不符合這一規(guī)律,應(yīng)當(dāng)從流量為最大值時開始,逆向操作(即逐步減少流量),直至流量為零為止。此時,測壓管液柱高度差應(yīng)當(dāng)是逐步減少的。
4、 如果實驗結(jié)果符合正常實驗規(guī)律,即可終止實驗。關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,開始另一新實驗(注意:不停泵)。
5、 計量水箱內(nèi)的水位過高時則打開計量水箱與蓄水箱間的聯(lián)通閥,以保證蓄水箱內(nèi)的水量。
(2) 局部阻力實驗
1、 局部阻力系數(shù)的測定方法與直管阻力的測定一致。
柏努利實驗:
2、流量調(diào)節(jié)閥開到一定大小,觀察并記錄各測壓點(diǎn)正對和垂直于流體流動方向的液柱高度 、 。要注意其變化情況。
3、繼續(xù)開大流量調(diào)節(jié)閥,測壓孔正對水流方向,觀察并記錄各測壓管中液位差 。
4、若為演示實驗則不用記錄秒表和計量水箱的數(shù)值,計量水箱與蓄水箱之間的聯(lián)通閥一直打開。需進(jìn)行計算時則要用秒表和計量水箱所記錄下的數(shù)值進(jìn)行流量的計算。
(3) 流量計校核
1、檢查測壓管兩臂是否處于平衡的狀態(tài),開始實驗。
2、緩慢開動流量調(diào)節(jié)閥門,排走實驗管路里的氣泡,待流量穩(wěn)定以后,測試各參數(shù)數(shù)據(jù)。
3、為減小實驗的系統(tǒng)誤差,數(shù)據(jù)測量應(yīng)由大到小進(jìn)行實驗,記錄相應(yīng)的水頭,體積,流量,時間。
4、做完實驗后,檢查壓差計兩臂讀數(shù)是否復(fù)原,若沒有,應(yīng)分析原因,并考慮是否重做。
設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)
1. 注意實驗一段時間后須清洗水箱,更換水質(zhì),避免污垢過多影響實驗現(xiàn)象。
2. 做完雷諾實驗后的水應(yīng)排入地溝,避免因指示液的存在而破壞水質(zhì)。
3. 定期檢查各測壓點(diǎn)有無漏氣現(xiàn)象,更換乳膠管或者用尼絨扎帶捆緊乳膠管與測壓點(diǎn)和測壓管的接口。
流體力學(xué)綜合實驗裝置是由雷諾實驗、柏努利實驗、沿程阻力實驗和局部阻力實驗于一體的綜合實驗臺,外形美觀,且節(jié)約實驗投資與占地面積。在實際生產(chǎn)中,許多過程都涉及到流體流動的內(nèi)部細(xì)節(jié),尤其是流體的流動現(xiàn)象,故而了解流體的流動形態(tài)極其重要。流體在流動過程中為克服流動阻力必定要消耗能量。流體流動阻力產(chǎn)生根本的原因是流體具有粘性,流動時存在著內(nèi)磨擦,而固定的管壁或其它形狀固體壁面,促使流動流體的內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動,為流體流動阻力的產(chǎn)生提供了條件,因此液體阻力的大小與流體的物性、流動狀況及壁面等因素有關(guān)。流體在流動系統(tǒng)中作定態(tài)流動時,流體在各截面上的流速、密度、壓強(qiáng)等物理參數(shù)僅隨位置而改變而不隨時間而變。根據(jù)能量守恒定律,對任一段管路內(nèi)流體流動做能量衡算,即可得到表示流體的能量關(guān)系和流動規(guī)律的柏努利方程。
設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù)
1. 該實驗裝置主要由:雷諾實驗管、柏努利實驗管、沿程阻力管、局部阻力管、閥門阻力、文丘里流量計、測壓計、實驗水箱、計量水箱、蓄水箱和水泵等組成。
2. 雷諾實驗管為長1100mm,內(nèi)徑φ15mm的有機(jī)玻璃管,位于實驗桌上的第二根實驗管道,方便觀察實驗現(xiàn)象。
3. 柏努利實驗管由內(nèi)徑20mm和內(nèi)徑15mm的有機(jī)玻璃管組成,總長為1100mm,以及按兩點(diǎn)法求出各變化點(diǎn)的動靜壓頭。
4. 沿程阻力管為長1100mm,內(nèi)徑15mm的有機(jī)玻璃管,兩測壓點(diǎn)間的距離為800mm。
5. 局部阻力管為內(nèi)徑分別為15mm變24m,15mm變24mm,管長1100mm
流量校核管為長1100mm內(nèi)徑15mm的有機(jī)玻璃管,文丘里流量計的喉徑為6.2mm。
6. 其上裝有閥門阻力管、文丘里流量計。可用來測量閥門阻力和對文丘里流量計進(jìn)行流量校核。
7. 測壓計由20根長600mm,內(nèi)徑φ8mm的有機(jī)玻璃管固定在測壓架上。
8.實驗水箱由有機(jī)玻璃制成,其上有指示液盒,指示液入口支撐架。
9.計量水箱為10L有機(jī)玻璃水箱,在水箱外壁面有一不干膠標(biāo)尺。
10.蓄水箱由PVC板焊制而成的容積100L水箱。
11.水泵:輸入功率90W,最高揚(yáng)程5m,最大流量:15L/min,轉(zhuǎn)速2800r/min,。
可開實驗
1. 雷諾實驗
2. 沿程阻力實驗
3. 局部阻力實驗
4. 柏努利方程實驗
5. 文丘里流量的校核實驗。