能量转化演示实验(伯努利实验)装置实验说明书

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1、能量转换（伯努利方程）演示实验装置说明书天津大学化工基础实验中心62013．09—、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

2、动的总流Bernoulli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）：6图二实验测试导管管路图图一能量转换实验流程示意图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

3、钢3高位槽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：61.离心泵出口上水阀不要开得过大，以免水

4、流冲击到高位槽外面，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.水流量减小时阀门调节要缓慢，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.离心泵不要空转和在出口阀门全关的条件下工作。七、实验数据处理：（测量点结果图见图三、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：表二数据记录表流量500（l/h）流量400（l/h）流量300（l/h）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8866362冲压头9326823静压头8716214静压头8686185静压头8385886静压头7535037静压头8275778静压头8375879静压头84259210静压头84359311冲压头84759712静压头80355313冲压头84459414静

6、压头75761715冲压头7976571.冲压头分析：（数据为例）6冲压头为静压头与动压头之和。实验中观测到，从测压点2至11截面上的冲压头依次下降，这符合下式所示的从截面2流至截面11的柏努利方程。=-=660-559=101（mmH2o）2.截面间静压头分析:（同一水平面处静压头变化）截面1与10，由于两截面处于同一水平位置，截面面积10比1处大，这样10处的流速比1处小。设流体从1流到10的压头损失为Hf，1-10，以1-10面列柏努利方程。Z1=Z10即两截面处静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决

7、定的，既。当实验导管出口调节阀全开时，1截面处的静压头为610mmH2O柱，10截面处的静压头为554mmH2O柱，PA﹥PB。说明A处动能转化为了静压能。3.截面间静压头分析：（不同水平面处静压头变化）截面12至14，当出口流量为600（l/h）时，12处和14处的静压头分别为459和407mmH2O柱，流体从12测量点流到14测量点，静压头降低了45mmH2O柱。由于12、14截面积相等即动能相同。在C、D间列柏努利方程如下可以看出，从12到14静压头的降低值，决定于（Z12-Z14）和Hf，12-14。当（Z1

8、2-Z14）大于Hf，12-14时，静压头增值为正，反之静压头增值为负。4.压头损失的计算：以出口流量为600（l/h）时从C到D的压头损失和Hf，C-D为例。现在对C、D两截面间列柏努利方程。6压头损失的算法之一是用冲压头来计算：=（557-100）-499+100=58（mmH2O柱）压头损失的算法之二是用静压头来计算：（uC=uD）=（5