流體力學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. 打開泵開關至實驗水箱內有水溢流后,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、 往指示液盒內加入指示液,此時指示液流量調節(jié)閥應關閉,通過雷諾實驗管流量調節(jié)閥調節(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)作好仔細觀察。
3、 調節(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閉雷諾實驗管流量調節(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)。實驗者調節(jié)出近似一條直線時,手離開實驗臺不接觸設備等待片刻。
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節(jié)閥,待測壓管內的讀數穩(wěn)定后,記錄下兩測壓點間的液面差以及秒表的時間和計量水箱內水的體積。
2、 逐漸加大流量調節(jié)閥的開度,待測壓管內的讀數穩(wěn)定后,記錄下兩測壓點間的液面差以及秒表和計量水箱內水的體積。
3、 重復步驟2。實驗過程中的液柱高度差應當是逐步增加的,如果不符合這一規(guī)律,應當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當是逐步減少的。
4、 如果實驗結果符合正常實驗規(guī)律,即可終止實驗。關閉流量調節(jié)閥,開始另一新實驗(注意:不停泵)。
5、 計量水箱內的水位過高時則打開計量水箱與蓄水箱間的聯(lián)通閥,以保證蓄水箱內的水量。
(2) 局部阻力實驗
1、 局部阻力系數的測定方法與直管阻力的測定一致。
柏努利實驗:
2、流量調節(jié)閥開到一定大小,觀察并記錄各測壓點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值,計量水箱與蓄水箱之間的聯(lián)通閥一直打開。需進行計算時則要用秒表和計量水箱所記錄下的數值進行流量的計算。
(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,測試各參數數據。
3、為減小實驗的系統(tǒng)誤差,數據測量應由大到小進行實驗,記錄相應的水頭,體積,流量,時間。
4、做完實驗后,檢查壓差計兩臂讀數是否復原,若沒有,應分析原因,并考慮是否重做。
設備維護與保養(yǎng)
1. 注意實驗一段時間后須清洗水箱,更換水質,避免污垢過多影響實驗現(xiàn)象。
2. 做完雷諾實驗后的水應排入地溝,避免因指示液的存在而破壞水質。
3. 定期檢查各測壓點有無漏氣現(xiàn)象,更換乳膠管或者用尼絨扎帶捆緊乳膠管與測壓點和測壓管的接口。
流體力學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。在實際生產中,許多過程都涉及到流體流動的內部細節(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。流體流動阻力產生根本的原因是流體具有粘性,流動時存在著內磨擦,而固定的管壁或其它形狀固體壁面,促使流動流體的內部發(fā)生相對運動,為流體流動阻力的產生提供了條件,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。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、壓強等物理參數僅隨位置而改變而不隨時間而變。根據能量守恒定律,對任一段管路內流體流動做能量衡算,即可得到表示流體的能量關系和流動規(guī)律的柏努利方程。
設備性能與主要技術參數
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,內徑φ15mm的有機玻璃管,位于實驗桌上的第二根實驗管道,方便觀察實驗現(xiàn)象。
3. 柏努利實驗管由內徑20mm和內徑15mm的有機玻璃管組成,總長為1100mm,以及按兩點法求出各變化點的動靜壓頭。
4. 沿程阻力管為長1100mm,內徑15mm的有機玻璃管,兩測壓點間的距離為800mm。
5. 局部阻力管為內徑分別為15mm變24m,15mm變24mm,管長1100mm
流量校核管為長1100mm內徑15mm的有機玻璃管,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?捎脕頊y量閥門阻力和對文丘里流量計進行流量校核。
7. 測壓計由20根長600mm,內徑φ8mm的有機玻璃管固定在測壓架上。
8.實驗水箱由有機玻璃制成,其上有指示液盒,指示液入口支撐架。
9.計量水箱為10L有機玻璃水箱,在水箱外壁面有一不干膠標尺。
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,最高揚程5m,最大流量:15L/min,轉速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。