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雷諾實驗裝置化工教學(xué)設(shè)備

描述:TYLN 雷諾實驗裝置化工教學(xué)設(shè)備
品牌:上海上益教儀所在地:上海供貨總量:1000套發(fā)貨期限:一周

更新時間:2022-07-07
產(chǎn)品型號:TYLN
廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
詳情介紹

TYLN 雷諾實驗裝置化工教學(xué)設(shè)備

產(chǎn)品詳細(xì)介紹

TYLN 雷諾實驗裝置化工教學(xué)設(shè)備

分    項

說      明

裝置功能

能定性并且直觀地觀察到層流、過渡流、湍流等各種流型。測定出臨界雷諾數(shù)。

清晰地觀察到流體在圓管內(nèi)流動過程的速度分布。

設(shè)計參數(shù)

雷諾數(shù):500~5000。液體流量:40~400 l/h。常溫、常壓操作。

公用設(shè)施

水:需自來水提供實驗用水,實驗過程中消耗自來水。

電:電壓AC220V,功率0.3kW,標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點(安全地及信號地)。

藥品:水溶性紅墨水。

實驗物料:自來水

主要設(shè)備

轉(zhuǎn)子流量計:40~400 l/h。

高位水箱:高強度有機玻璃材質(zhì),可視溢流及穩(wěn)液位設(shè)計。

實驗管段:高強度有機玻璃材質(zhì),Φ20,觀察段長50cm。

其余管段:復(fù)合管約2m,不銹鋼管約1m,有機玻璃管約2m,不銹鋼彎頭、三通和卡套等。

不銹鋼框架結(jié)構(gòu)(帶腳輪)、不銹鋼儀表柜

外型尺寸2.0*0.45*1.8米(長×寬×高)

測控組成

變量

檢測機構(gòu)

顯示機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)

 

液體溫度

玻璃溫度計

溫度就地顯示

 

液體流量

轉(zhuǎn)子流量計

流量計就地顯示

管路出口閘閥

(手動)

 

1883年英國科學(xué)家雷諾(Reynolds)通過實驗發(fā)現(xiàn)液體在流動中存在兩種內(nèi)部結(jié)構(gòu)*不同的流態(tài):層流和紊流。同時也發(fā)現(xiàn),層流的沿程水頭損失hf與流速一次方成正比,紊流的hf與流速的1.75~2.0次方成正比;在層流與紊流之間存在過渡區(qū),hf與流速的變化規(guī)律不明確。

  雷諾揭示了重要的流體流動機理,即根據(jù)流速的大小,流體有兩中不同的形態(tài)。當(dāng)流體流速較小時,流體質(zhì)點只沿流動方向作一維的運動,與其周圍的流體間無宏觀的混合即分層流動這種流動形態(tài)稱為層流或滯流。流體流速增大到某個值后,流體質(zhì)點除流動方向上的流動外,還向其它方向作隨機的運動,即存在流體質(zhì)點的不規(guī)則脈動,這種流體形態(tài)稱為湍流。

  反映了沿程阻力系數(shù)λ是與流態(tài)密切相關(guān)的參數(shù),計算λ值必須首先確定水流的流態(tài)。

  液體流態(tài)的判別是用無量綱數(shù)雷諾數(shù)Re作為判據(jù)的。

  雷諾數(shù)是由流速v、水力半徑R和運動粘滯系數(shù)υ組成的無量綱數(shù),所以雷諾數(shù)Re表示慣性力與粘滯力的比值關(guān)系,當(dāng)Re較小時,說明粘滯力占主導(dǎo),液體為層流;反之則為紊流。

 實驗?zāi)康?/h2>

  1、觀察液體流動時的層流和紊流現(xiàn)象。區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征,搞清兩種流態(tài)產(chǎn)生的條件。分析圓管流態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律,加深對雷諾數(shù)的理解。

  2、測定顏色水在管中的不同狀態(tài)下的雷諾數(shù)及沿程水頭損失。繪制沿程水頭損失和斷面平均流速的關(guān)系曲線,驗證不同流態(tài)下沿程水頭損失的規(guī)律是不同的。進一步掌握層流、紊流兩種流態(tài)的運動學(xué)特性與動力學(xué)特性。

  3、通過對顏色水在管中的不同狀態(tài)的分析,加深對管流不同流態(tài)的了解。學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無量綱參數(shù)進行實驗研究的方法,并了解其實用意義。

3 實驗原理

  1、液體在運動時,存在著兩種根本不同的流動狀態(tài)。當(dāng)液體流速較小時,慣性力較小,粘滯力對質(zhì)點起控制作用,使各流層的液體質(zhì)點互不混雜,液流呈層流運動。當(dāng)液體流速逐漸增大,質(zhì)點慣性力也逐漸增大,粘滯力對質(zhì)點的控制逐漸減弱,當(dāng)流速達到一定程度時,各流層的液體形成渦體并能脫離原流層,液流質(zhì)點即互相混雜,液流呈紊流運動。這種從層流到紊流的運動狀態(tài),反應(yīng)了液流內(nèi)部結(jié)構(gòu)從量變到質(zhì)變的一個變化過程。

  液體運動的層流和紊流兩種型態(tài),首先由英國物理學(xué)家雷諾進行了定性與定量的證實,并根據(jù)研究結(jié)果,提出液流型態(tài)可用下列無量綱數(shù)來判斷:

  Re=Vd/ν

  Re稱為雷諾數(shù)。液流型態(tài)開始變化時的雷諾數(shù)叫做臨界雷諾數(shù)。

  在雷諾實驗裝置中,通過有色液體的質(zhì)點運動,可以將兩種流態(tài)的根本區(qū)別清晰地反映出來。在層流中,有色液體與水互不混慘,呈直線運動狀態(tài),在紊流中,有大小不等的渦體振蕩于各流層之間,有色液體與水混摻。

  雷諾實驗裝置

  2、在如圖所示的實驗設(shè)備圖中,取1-1,1-2兩斷面,由恒定總流的能量方程知:

  因為管徑不變V1=V2△h

  所以,壓差計兩測壓管水面高差△h即為1-1和1-2兩斷面間的沿程水頭損失,用重量法或體積濁測出流量,并由實測的流量值求得斷面平均流速,作為lghf和lgv關(guān)系曲線,曲線上各段均可用直線關(guān)系式表示,由斜截式方程得直線的斜率。

4 實驗設(shè)備

  上圖是流態(tài)實驗裝置圖。它由能保持恒定水位的水箱,試驗管道及能注入有色液體的部分等組成。實驗時,只要微微開啟出水閥,并打開有色液體盒連接管上的小閥,色液即可流入圓管中,顯示出層流或紊流狀態(tài)。自循環(huán)液體兩種流態(tài)演示實驗裝置圖自循環(huán)液體兩種流態(tài)演示實驗裝置圖

  圖2為自循環(huán)液體兩種流態(tài)演示實驗裝置圖,供水流量由無級調(diào)速器調(diào)控,使恒壓水箱4始終保持微溢流的程度,以提高進口前水體穩(wěn)定度。本恒壓水箱還設(shè)有多道穩(wěn)水隔板,可使穩(wěn)水時間縮短到3~5分鐘。有色水經(jīng)水管5注入實驗管道8,可據(jù)有色水散開與否判別流態(tài)。為防止自循環(huán)水污染,有色指示水采用自行消色的有色水。

5 實驗步驟

  1、開啟電流開關(guān)向水箱充水,使水箱保持溢流。

  2、微微開啟泄水閥及有色液體盒出水閥,使有色液體流入管中。調(diào)節(jié)泄水閥,使管中的有色液體呈一條直線,此時水流即為層流。此時用體積法測定管中過流量。

  3、慢慢加大泄水閥開度,觀察有色液體的變化,在某一開度時,有色液體由直線變成波狀形。再用體積法測定管中過流量。

  4、繼續(xù)逐漸開大泄水閥開度,使有色液體由波狀形變成微小渦體擴散到整個管內(nèi),此時管中即為紊流。并用體積法測定管中過流量。

  5、以相反程序,即泄水閥開度從大逐漸關(guān)小,再觀察管中流態(tài)的變化現(xiàn)象。并用體積法測定管中過流量。

6 結(jié)果分析

  在雙對數(shù)紙上以V為橫坐標(biāo),hf為縱坐標(biāo),繪制lgV~lghf曲線,并在曲線上找上臨界流速VK上,計算上臨界雷諾數(shù)REK上并定出兩段直線斜率m1,m2。 將從圖上求得的m值與各流區(qū)m理論值進行比較,并分析不同流態(tài)下沿程水頭損失的變化規(guī)律。

7 思考題問

  1、液體流態(tài)與哪些因素有關(guān)?為什么外界干擾會影響液體流態(tài)的變化?

  2、雷諾數(shù)的物理意義是什么?為什么雷諾數(shù)可以用來判別流態(tài)?

  3.臨界雷諾數(shù)與哪些因素有關(guān)?為什么上臨界雷諾數(shù)和下臨雷諾數(shù)不一樣?

  4.流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù),而不采用臨界流速?

  5.分析層流和紊流在動力學(xué)特性和運動學(xué)特性方面各有何差異?

  6.為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實際意義,而采用下臨界雷諾數(shù)作為層紊流的判據(jù)?本實驗中如在相同條件下(環(huán)境、溫度、儀器設(shè)備等)測出下臨界雷諾數(shù)與所測上臨界雷諾數(shù)有何異同?為什么?

 

 

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