化工原理实验(教案)

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1、《化工原理实验》讲稿王承敏二0一二年九月141.能量转换（伯努利）实验—、实验目的1.演示流体在管内流动时静压能、动能、位能相互之间的转换关系，加深对伯努利方程的理解。2.通过能量之间变化了解流体在管内流动时其流体阻力的表现形式。3.可直接观测到当流体经过扩大、收缩管段时，各截面上静压头的变化过程，形象直观，说服力强。二、实验内容1.测量几种情况下的压头，并作分析比较。2.测定管中水的平均流速和点C、D处的点流速，并做比较。三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。运用不可压缩流体的定常流动的总流Be

2、rnoulli方程，可以列出进口附近断面（1）至另一缓变流断面（i）的伯努利方程：其中i=2，3，4……，n；取。选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速和的值，最后即可得到各断面的总水头的值。四、实验装置基本情况1.实验设备流程图（如图一、图二所示）：图一能量转换实验流程示意图14图二实验测试导管管路图2.实验设备主要技术参数表一设备主要技术参数序号名称规格（尺寸）材料1主体设备离心泵型号：WB50/025不锈钢2水箱880×370×550不锈钢3高位槽

3、445×445×730有机玻璃五、实验方法及步骤1.将水箱灌入一定量的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀、排气阀、排水阀，打开回水阀和循环水阀后启动离心泵。2.逐步开大离心泵出口上水阀，当高位槽溢流管有液体溢流后，利用流量调节阀调节出水流量。稳定一段时间。3.待流体稳定后读取并记录各点数据。4.逐步关小流量调节阀，重复以上步骤继续测定多组数据。5.分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结论。6.关闭离心泵，结束实验。六、实验注意事项1.离心泵出口上水阀不要开得过大，以免水流冲击到高位

4、槽外面，导致高位槽液面不稳定。2.调节水流量时，注意观察高位槽内水面是否稳定，随时补充水量保持稳定。3.减小水流量时阀门调节要缓慢，以免水量突然减小使测压管中的水溢出管外。4.注意排除实验导管内的空气泡。5.避免离心泵空转或离心泵在出口阀门全关的条件下工作。七、实验数据处理（测量点结果图绘制为图三、图四、图五、图六）A截面的直径14mm；B截面直径28mm；C截面、D截面直径14mm；以D截面的中心为零基准面；D截面中心距基准面为ZD=0mm。A截面和D截面间距离为100mm；A、B、C截面ZA=ZB=ZC=10

5、0（即标尺为100毫米）对这些实验数据分析如下：表二第一套数据记录表序号项目流量560（l/h）流量460（l/h）流量360（l/h）14压强测量值（mmH2O)压头（mmH2O)压强测量值（mmH2O)压头（mmH2O)压强测量值（mmH2O)压头（mmH2O)1静压头2冲压头3静压头4静压头5静压头6静压头7静压头8静压头9静压头10静压头11冲压头12静压头13冲压头14静压头15冲压头1.冲压头分析2.截面间静压头分析（同一水平面处静压头变化）3.截面间静压头分析（不同水平面处静压头变化）4.压头损失的

6、计算5.文丘里测量段分析结论142.单向流动阻力测定实验一、实验目的1.学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数l的测定方法。2.掌握直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。3.掌握局部摩擦阻力△Pf、局部阻力系数ζ的测定方法。4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。二、实验内容1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数l。2.测定并绘制实验管路内流体流动的直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。3.测定管路部件局部摩擦阻力△Pf和局部阻力系数ζ。三、实验原理

7、1.直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系（1）（2）（3）式中：管径，m；直管阻力引起的压强降，Pa；管长，m；流体的密度，kg/m3；流速，m/s；流体的粘度，N·s/m2。直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压

8、强降与流速（流量V）之间的关系。根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（3）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出与Re的关系曲线。2．局部阻力系数的测定:（4）（5）式中：局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J／kg。14图1局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降可用下面的方法测量