流体能量转(柏努利)演示实验.doc

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1、化工原理实验装置系列之流体能量转换(柏努利)演示实验装置实验指导书杭州言实科技有限公司2012.3目录一、实验目的3二、实验原理3三、实验装置4四、实验方法5流体能量转换(柏努利)演示实验一、实验目的1、加深对能量转化概念的理解；2、观察流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。二、实验原理对于不可压缩流体，在导管内作定常流动，系统与环境又无功的交换时，若以单位质量流体为衡算基准，由于导管截面上的流速不同，而引起相应静压头变化，其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述，即：式中：——每千克质量流体具有的位能，J/kg；——表示每千克质量流体具有的动能，J/kg；——表示每千克质量流体具有

2、的压强能，J/kg；——表示每千克质量流体在流动过程中的摩摖损失，J/kg。)若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为mm水柱（2）式中：Z—流体的位压头，m液柱；P—流体的压强，Pa；u—流体的平均流速，m·s–1；ρ－流体的密度，kg·m–3；—流动系统内因阻力造成的能量损失，J·kg–1；H—流动系统内因阻力造成的压头损失，m液柱。因此，由于导管截面和位置发生变化引起流速变化，致使部分静[-压头转化成动压头，它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。三、实验装置如图1-1所示，本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分四处设置压管

3、。每处测压管有一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。图1-1伯努利实验装置流程图图1-2实验导管结构图实验装置的流程如图1-1所示。液体稳压水槽流入实验导管，途径直径分别为19、42和19mm的管子，经过一段收缩段，再经过一个19mm内径弯管，最后排除出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量从转子流量计测定之。实验前，先将水充满低位储水箱，然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调节阀，并将水灌满稳压流水水箱，最后，设法排尽系统中的气泡。实验时，先启动循环水泵，然后依次开启出口阀和调节阀，水由低位储水箱被送入稳压溢流水箱。流经试验导管后再返回低位储水箱中。流体流量可由试验管出口调节

4、阀控制。泵出口阀控制溢流水箱的溢流量，以保持水箱内液面恒定，从而保证流动体系在整个实验过程中维持稳定流动。四、实验方法1、非流动体的机械能分布及其转换演示时，将泵的出口阀和试验导管出口的调节阀全部关闭，系统内的液体处于静止状态。此时，可观察到：试验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相同的，且其液面与溢流水箱内的液面平齐。2、流动体系的机械能分布及其转换启动循环水泵，将泵出口阀逐渐开启，调节流量至溢流水箱中有足够的溢流水溢出。缓慢地开启试验导管的出口调节阀，使导管内水开始流动，各测压管中的水柱高度将随之开始发生变化。可观察到：各截面上的水柱高度差随着流体流量的增大而增大。这说明，当流量加大

5、时，流体流过导管各截面上的流速也随之加大。这就需要更多的静压头转化为动压头，表现为每对测压管的水柱高度差加大。同时，各对测压管的右侧管中水柱高度则随流体流量增大而下降，这说明流体在流动过程中，能量损失与流体流速成正比。流速愈大，流体在流动过程中能量损失亦愈大。