化工原理实验讲义(2025年版本).docx

化工原理试验

试验讲义

西南科技大学材料科学与工程学院材料根底中心试验室

2025年八月

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目录

\l“_TOC_250002“试验一、雷诺试验 2

试验儿、伯努利方程试验 4

\l“_TOC_250001“试验三、流体力学综合阻力试验A 8

\l“_TOC_250000“试验四、固体流态化的流淌特性试验 12

试验一、雷诺试验

一、试验目意义

雷诺试验是1883年奥斯本?雷诺〔OsborneReynolds〕所作的著名的试验。通过本试验，对流体在管内流淌的两大状态——层流和紊流加深生疏和理解，学习和把握流体力学试验技术的根本操作技能。

试验目的：

把握转子流量计的标定方法；

把握临界雷诺数的测定方法。

二、试验原理

流体在管内运动，在不同雷诺数下呈现不同的流淌状态——层流和紊流。雷诺提醒了重要的流体流淌机理，即依据流速的大小,流体有两种不同的形态。当流体流速较小时，流体质点只沿流淌方向作一维的运动，与其四周的流体间无宏观的混合即分层流淌这种流淌形态称层流或滞流。流体流速增大大于某个值后，流体质点除流淌方向上的流淌外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规章的脉动，这种流体形态称湍流。

三、试验装置：

图1 雷诺试验装置示意图

四、试验内容

本试验内容包括：转子流量计的标定；上临界雷诺数的测定；下临界雷诺数的测定。五、试验方法与步骤

转子流量计的标定：

翻开流量掌握阀，待流量计的读数稳定。

流量计的读数稳定后，翻开量筒的放水阀，放空量筒内的水。

关闭量筒的放水阀，观看量筒的水位计，并登记量筒的初始读数，同时开头计时。

待量筒水位计水位到达满水位时，终止计时，并记录量筒水位从初始读数到达终止满水位的时间，同时登记满水位的读数。

调整掌握阀从小流量到大流量选择均匀分布的1~7点，重复上述步骤，然后再从大流量到小流量选择5~7个点，重复上述步骤。

关闭流量掌握阀。

上临界雷诺数的测定：

翻开流量掌握阀，将流量掌握在较小流量下，待转子流量计读数稳定。

渐渐翻开红墨水掌握阀，并调整红墨水的流量，使针形管红墨水的出流速度与当地流速全都〔全都后喷出的红墨水为粗细均匀的红线〕。

稳定后，观看红墨水色线状况，记录下转子流量计读数，在记录纸上描绘精彩线形

状。

以较小的步长，渐渐开大流量，重复上述步骤，直至红墨水色线外形完全消逝，流

动从层流转变为紊流。

下临界雷诺数的测定：

翻开流量掌握阀，将流量掌握在较大流量下，待转子流量计读数稳定。

渐渐翻开红墨水掌握阀，并调整红墨水的流量，使针形管红墨水的出流速度与当地流速全都(全都后喷出的红墨水为粗细均匀的红线)

稳定后，观看红墨水色线状况，记录下转子流量计读数，在记录纸上描绘精彩线外形

以较小的步长，渐渐关小流量，重复上述步骤，直至红墨水色线外形恢复为均匀的直线。

六、试验数据整理

将转子流量计标定的数据整理成坐标曲线，纵坐标为标定流量，横坐标为转子流量的读数；

在观看特定临界雷诺数时，将转子流量计的读数有标定曲线转换为真实流量；

由真实流量与观看段的横截面积。算出管内流速，查出水的物性算出各个观看点的雷诺数；

找出流淌状态上行时〔下行时〕从层流〔紊流〕向素流〔层流〕转变时的雷诺数，此雷诺数即为上临界雷诺数〔下临界雷诺数〕。

七、思考题

什么是雷诺数？说明其物理意义？

解释什么是层流、紊流以及过渡流？

简述影响管内流淌状态的因素?

试验二、伯努利方程试验

一、试验目的：

验证流体静压原理；

通过观看流体在管道中的运动规律，加深对伯努利方程的理解；

验证管道流淌中，摩擦损失与流速平方成正比的关系；

验证毕托管的测速原理。二、试验原理：

在流体静止时，等压面是水平面，自由液面也是水平面。在重力势函数的微分

dW??gdz时，有dp???gdz，即等压与等高程同时存在。

对于一个恒定的不行压缩管流，在流淌方向上的两个渐变流段，流体的能量关系由伯努利方程给出：

P ?v2 P ?v2

1?z? ?111 2g

1

?

?z ?2

?2

?

? 22

2g

h

1?2

管道内的摩擦损失与流体流速的关系听从达西公式：

?h ???L?? ?

?

?v2

d?1?2 ?

d

?

?2g

毕托管能测量出来滞止点〔全压〕和管侧点〔静压〕之压力差h，于是测点流速可由

v

下式确定：u?? 2gh

v

式中，?——毕托管校正系数，近似等于1。三、试验装置

伯努利方程仪由玻璃管、活动测头、测压管、上水槽和循环水泵等局部组成。活动测头的小管端部封闭，管身开有小孔。小孔中心位置与玻璃管中心平齐，小管与玻璃测压管相通，用小扳手转动活动测头，就可以测量流体的静动压水头。由于玻