1.觀察流體在管內流動的兩種不同流型。
2.測定臨界雷諾數。
流體流動有兩種不同型態，即層流(滯流)和湍流(紊流)。流體作層流流動時，流體質點作平行於管軸的直線運動，且在徑向無脈動；流體作湍流流動時，流體質點除沿管軸方向向前運動外，還在徑向作脈動運動，在巨集觀上顯示出紊亂地向各個方向作不規則的運動。
流體流動型態可用雷諾準數來判斷，若流體在圓管內流動，則雷諾準數可用下式表示：
1）式中：re —雷諾準數，無因次；
d —管子內徑，m；
u —流體在管內的平均流速，m／s；
ρ—流體密度，kg／m3；
μ—流體粘度；pa·s。
對於一定溫度的流體，在特定的圓管內流動，雷諾準數僅與流體流速有關。本實驗通過改變流體在管內的速度，觀察在不同雷諾準數下流體的流動型態。一般認為re2000時，流動為層流；re4000時。
流動為湍流；2000實驗裝置如圖所示。主要由玻璃實驗管、流量計、流量調節閥、低位貯水槽、迴圈水幫浦、穩壓溢流水槽、緩衝水槽等部分組成。
實驗前，先將水充滿低位貯水槽，關閉流量計後的調節閥，然後啟動迴圈水幫浦。待水充滿穩壓溢流水槽後，開啟流量計後的調節閥。水由穩壓溢流水槽流經緩衝槽、實驗管和轉子流量計，最後流回低位貯水槽。
水流量的大小，可由流量計和調節閥調節。
示蹤劑採用紅色墨水，它由紅墨水貯瓶經連線管和細孔噴嘴，注入實驗管。細孔玻璃注射管(或注射針頭)位於實驗管入口的軸線部位。
圖1 流體流型演示實驗
1－迴圈幫浦，2－流量計，3－實驗管，4－溢流穩壓槽，5－紅墨水儲槽，
6－上水管，7－溢流回水管，8－調節閥，9－儲水槽。
1)層流流動型態
試驗時，先少許開啟調節閥，將流速調至所需要的值。再調節紅墨水貯瓶的下口旋塞，並作精細調節，使紅墨水的注入流速與實驗管中主體流體的流速盡量相適應，一般略低於主體流體的流速為宜。待流動穩定後．記錄主體流體的流量。
此時，在實驗管的軸線上，就可觀察到一條平直的紅色細流，好像一根拉直的紅線一樣。
2)湍流流動型態
緩慢地加大調節閥的開度，使水流量平穩地增大。玻璃導管內的流速也隨之平穩地增大。可觀察到：
玻璃導管軸線上呈直線流動的紅色細流，開始發生波動。隨著流速的增大，紅色細流的波動程度也隨之增大，最後斷裂成一段段的紅色細流。當流速繼續增大時，紅墨水進入實驗管後。
立即呈煙霧狀分散在整個導管內，進而迅速與主體水流混為—體，使整個管內流體染為紅色，以致無法辨別紅墨水的流線。
注意：實驗用的水應清潔，紅墨水的密度應與水相當，裝置要放置平穩，避免震動。
雷諾演示實驗資料原始記錄表
實驗管規格：ф20mm2mm溫度
依據流體溫度查出物性引數，如粘度和密度，結合流量計算出相應的雷諾數，並把處理資料結果填於下表。
雷諾演示實驗資料處理結果
你所觀察的流型和相應的雷諾數與理論一致嗎？如不，是什麼原因導致的？
1．掌握測定流體流經直管、管件和閥門時阻力損失的一般實驗方法。
2．測定直管摩擦係數λ與雷諾準數re的關係，驗證在一般湍流區內λ與re的關係曲線。
3．測定流體流經管件、閥門時的區域性阻力係數。
4．學會渦輪流量計的使用方法。
5．識辨組成管路的各種管件、閥門，並了解其作用。
流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統時，由於粘性剪應力和渦流應力的存在，要損失一定的機械能。流體流經直管時所造成機械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小改變所引起的機械能損失稱為區域性阻力損失。
1．直管阻力摩擦係數λ的測定
流體在水平等徑直管中穩定流動時，阻力損失為：
1）即2）
式中： λ —直管阻力摩擦係數，無因次；
d —直管內徑，m；
—流體流經l公尺直管的壓力降，pa；
—單位質量流體流經l公尺直管的機械能損失，j/kg；
ρ —流體密度，kg/m3
l —直管長度，m
u —流體在管內流動的平均流速，m/s。
滯流(層流)時
3）4）
式中：re —雷諾準數，無因次；
μ —流體粘度，kg/(m·s)。
湍流時λ是雷諾準數re和相對粗糙度（ε/d）的函式，須由實驗確定。
由式（2）可知，欲測定λ，需確定l、d，測定、u、ρ、μ等引數。 l、d為裝置引數（裝置引數**中給出）， ρ、μ通過測定流體溫度，再查有關手冊而得， u通過測定流體流量，再由管徑計算得到。
本裝置採用渦輪流量計和二次儀表顯示流量v；採用差壓變送器和二次儀表顯示壓差。根據實驗裝置結構引數l、d，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量v和通過式(4)和式(2)求取re和λ，再將re和λ標繪在雙對數座標圖上。
2．區域性阻力係數的測定
區域性阻力損失通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力係數法。
(1) 當量長度法
流體流過某管件或閥門時造成的機械能損失看作與某一長度為的同直徑的管道所產生的機械能損失相當，此折合的管道長度稱為當量長度，用符號表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算區域性阻力損失，而且在管路計算時可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合併在一起計算，則流體在管路中流動時的總機械能損失為：
5)(2) 阻力係數法
流體通過某一管件或閥門時的機械能損失表示為流體在小管徑內流動時平均動能的某一倍數，區域性阻力的這種計算方法，稱為阻力係數法。即：
6)故7)
式中： —區域性阻力係數，無因次；
－區域性阻力壓強降，pa；（本裝置中，所測得的壓降應扣除兩測壓口間直管段的壓降，直管段的壓降根據直管阻力實驗結果計算。）
ρ —流體密度，kg/m3；
g —重力加速度，9.81m/s2；
u —流體在小截面管中的平均流速，m／s。
待測的管件和閥門由現場指定。本實驗採用阻力係數法表示管件或閥門的區域性阻力損失。
根據連線管件或閥門兩端管徑中小管的直徑d，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)，及實驗時測定的流量v和區域性阻力壓強降，通過式(7)求取管件或閥門的區域性阻力係數。
1． 實驗裝置
實驗裝置如圖1所示：
圖1 實驗裝置流程示意圖
2.實驗流程
實驗物件部分是由貯水箱，離心幫浦，不同管徑、材質的水管，各種閥門、管件，渦輪流量計和差壓變送器等所組成的。管路部分有三段併聯的長直管，分別為用於測定區域性阻力係數，光滑管直管阻力係數和粗糙管直管阻力係數。測定區域性阻力部分使用不銹鋼管串聯區域性阻力待測的管件(閘閥,長度為5cm)；；光滑管直管阻力的測定同樣使用不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測定物件為管道內壁較粗糙的鍍鋅管。
水的流量使用渦輪流量計測量，管路和管件的阻力採用差壓變送器將差壓訊號傳遞給無紙記錄儀。
3．裝置引數
裝置引數如表1所示。
表1 裝置引數
1．幫浦啟動：首先對水箱進行灌水，然後關閉出口閥，開啟總電源和儀表開關，啟動水幫浦，待電機轉動平穩後，把出口閥緩緩開到最大。
2. 實驗管路選擇：選擇實驗管路，把對應的進口閥開啟，出口閥最大開度，保持全流量流動5min。
3. 排氣：開啟排氣閥、引壓閥排氣。
4．引壓：開啟對應實驗管路的引壓閥,則差壓變送器檢測該管路壓差。
5．流量調節：在手動狀態下,通過改變變頻器輸出值調節流量，流量從2m3/h左右開始，建議每次增加0.3~0.
5m3/h，共10個流量左右。每次改變流量，待流動達到穩定後，記下對應的流量、壓差值和溫度。對另兩個管路也同樣處理。
6．計算：裝置確定時，根據壓差和流量的實驗測定值，可計算λ和ξ。雷諾數re=duρ/μ，因此只要調節管路流量，即可得到一系列λ～re的實驗點，從而繪出λ～re曲線。
7．實驗結束：關閉出口閥，關閉水幫浦和儀表電源，清理裝置。
填寫下面空格，並將測量資料填入表2中。
實驗日期： 實驗人員學號溫度： 裝置號：
直管基本引數： 光滑管徑粗糙管徑區域性阻力管徑
表2 測量資料記錄表
1．根據粗糙管實驗結果，在雙對數座標紙上標繪出λ～re曲線，對照化工原理教材上有關曲線圖，即可估算出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。
2．根據光滑管實驗結果，對照柏拉修斯方程，計算其誤差。
3．根據區域性阻力實驗結果，求出閘閥全開時的平均ξ值。
4．對實驗結果進行分析討論。
1．在對裝置做排氣工作時，是否一定要關閉流程尾部的出口閥?為什麼?
2．如何檢測管路中的空氣已經被排除乾淨?
化工原理實驗指導書
目錄 i 第一章總論 1 1.1化工原理實驗要求 1 1.2實驗誤差分析和資料處理 3 第二章實驗內容 21 實驗一流體阻力的測定 21 實驗二離心幫浦效能的測定 25 實驗三過濾實驗 29 實驗四傳熱綜合實驗 32 實驗五吸收實驗 42 實驗六篩板式精餾塔的操作及塔效率測定 55 實驗七洞道乾燥實...
化工原理實驗操作說明書
柏努利方程演示實驗 流體轉能實驗 一 實驗目的 1 了解在穩定流動過程中，各種形式的機械能 動能，位能，靜壓能 之間相互轉化的關係和機械能的外部表現，並運用柏努利方程分析所觀察到的各種現象。2 了解測壓點的布置，幾何結構對壓力示值的影響。二 原理簡述 當不可壓縮流體在管內做穩定流動 同一種連續流體，...
化工原理實驗總結
其次，按照要求與步驟正確進行實驗操作，是成功做好實驗的關鍵。在實驗過程中，我們需要耐心，細心，認真地完成實驗步驟，掌握實際操作化工實驗的基本技能，培養觀察實驗物件，測定化工引數的能力，掌握用計算機處理實驗資料 繪製圖表的技能。最後就是實驗過後的資料處理 書寫實驗報告和回答思考題的重要階段，這也是完成...