1实验一,雷诺实验班级:化工1301班姓名:陈韵声学号:13404600106一、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数Re来判别:duRe式中:d—管子内径(m)u—流速(m/s)ρ—流体密度(㎏/m3)μ—流动粘度(PaS)雷诺数是判断流体流动类型的准数,层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数。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,观察在不同雷诺数下流体流动类型的变化。三、实验装置流程图:21234568971--试剂盒2--试剂调节阀3--高位水箱4--雷诺管5--水量调节阀6--计量水箱7--蓄水箱8--HQ-2500潜水泵9、流量调节阀1、实验装置主要是由水箱、实验管、试剂盒、PVC管路、阀门和不锈钢台架等组成。2、实验管:内径15mm、长1000mm的透明有机玻璃管,便于学生观察玻璃管内详细的实验经过及现象。本实验主要是通过调节水量控制阀来改变流体流经管的流速并观察指示液随流速改变的流动形态。3、试剂盒:容积大于300ml。指示液为红墨水或其它颜色鲜艳的液体。通过指示液控制阀由尖嘴流入实验管中。4、实验水箱:透明有机玻璃,外形尺寸:300X350X550,有效容积大于45L。溢流口是为了保证水槽内的水维持溢流稳定状态。出水口是为了方便清洗水槽。5、蓄水箱:硬质PVC材质,容积大于70L。6、计量水箱:透明有机玻璃材质,外形尺寸:300X200X220,有效计量容积大于6L。实验所用流体为水,框架为不锈钢材质,结构紧凑,外形美观,装置流程简单,操作方便四、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3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。5、重复步骤4多次,以计算Re临界平均值。6、实验结束,关水电,将各水箱中液体排尽,试剂盒中指示剂排尽后需用清水洗涤,防止残液将尖嘴堵死。五、注意事项1、在测定层流现象时,指示液的流速必须小于或等于观察管内的流速。若大于观察管内的流速则无法看到一条直线,而是和湍流一样的浑浊现象。2、注意在实验台周围不得有外加的干扰。实验者调节好后手应该不接触设备,避免实验现象的不正常。六、实验数据处理(一)基本数据水的黏度:0.001404Pa·s;水的密度:999.1kg/m3;水的温度:15.1。C;实验管内径:15mm。(二)实验数据记录原始数据及数据处理体积V/l时间t/s流量(m^3/s)管道横截面积(m^2)流速m/sRE实验现象2.32439.47E-060.0001766250.053588227572.0085202管中心蓝色液体呈平稳直线1.51589.49E-060.0001766250.053750437573.7399715管中心蓝色液体呈平稳直线21871.07E-050.0001766250.060553077646.3523386管中心蓝色液体呈平稳直线2.5783.21E-050.0001766250.181465151936.985374管中心蓝色细状液体出现不规则波浪形2.51022.45E-050.0001766250.1387674671481.224109管中心蓝色细状液体出现不规则波浪形2982.04E-050.0001766250.1155451561233.345789管中心蓝色细状液体出现不规则波浪形3427.14E-050.0001766250.4044080484316.710262蓝色液体显示出紊乱地向各个方向作不规则运动3417.32E-050.0001766250.4142716594421.995878蓝色液体显示出紊乱地向各个方向作不规则运动实验结论:雷诺数处于0~1000时,流体流动总是层流;雷诺数处于1000~2000时,流体流动处于过渡态;雷诺数大于4000时,流体流动总是湍流。实验结果与标准值不一样可能是因为在记录流量和4时间时出现误差,另外在观察现象时可能出现偏差。