雷諾實驗演示裝置圖

① 通過實驗曲線說明文丘里流量計的流量系數隨流量有什麼變化規律

4
雷諾實驗

一、實驗目的要求

1
．觀察層流、紊流的流態及其轉換特徵；

2
．測定下臨界雷諾數，掌握圓管流態判別准則；

3
．掌握誤差分析在實驗數據處理中的應用。

二、實驗原理

1
．實驗裝置圖

自循環雷諾實驗裝置圖

1.
自循環供水器；
2.
實驗台；
3.
可控硅無級調速器；
4.
恆壓水箱；
5.
有色水水管；

6.
穩水孔板；
7.
溢流板；
8.
實驗管道；
9.
實驗流量調節閥。

2
．實驗原理

根據雷諾數的表達式
Re=VD/
ν

，結合連續性方程
Q=AV
，得
Re=4Q/(
π
D
ν
)

其中
V
表示管道中的平均流速，
D
表示管道直徑，
為水的運動粘性系數。通過層流與紊流的
運動學特點，觀察、判斷層流向紊流轉變時的情況，並測量相應數值，按上式計算獲得雷諾數。層
流向湍流轉變的臨界狀態所測雷諾數稱為上臨界雷諾數，
湍流向層流轉變的臨界狀態所測雷諾數稱
為下臨界雷諾數。

水的運動黏性系數與溫度有關，可由下式計算出

其中
T
為溫度，以攝氏度為單位。

三、實驗方法與步驟

1
．測記本實驗的有關常數。

2
．觀察兩種流態。

打開開關
3
使水箱充水至溢流水位，
經穩定後，
微微開啟調節閥
9
，
並注入顏色水於實驗管內，
使顏色水流成一直線。通過顏色水質點的運動觀察管內水流的層流流態，然後逐步開大調節閥，
通
過顏色水直線的變化觀察層流轉變到紊流的水力特徵，
待管中出現完全紊流後，
再逐步關小調節閥，
觀察由紊流轉變為層流的水力特徵。

5
3
．測定下臨界雷諾數。

(1)
將調節閥打開，
使管中呈完全紊流，
再逐步關小調節閥使流量減小。
當流量調節到使顏色水
在全管剛呈現出一穩定直線時，即為下臨界狀態；

(2)
待管中出現臨界狀態時，用體積法測定流量；

(3)
根據所測流量計算下臨界雷諾數，並與公認值（
2300
）比較，偏離過大，需重測；

(4)
重新打開調節閥，使其形成完全紊流，按照上述步驟重復測量不少於三次；

(5)
同時用水箱中的溫度計測記水溫，從而求得水的運動粘度。

[
注意
]
(1)
每調節閥門一次，均需等待穩定幾分鍾；

(2)
關小閥門過程中，只許漸小，不許開大；

(3)
隨出水流量減小，應適當調小開關，以減小溢流量引發的擾動。

4
．測定上臨界雷諾數。

逐漸開啟調節閥，使管中水流由層流過渡到紊流，當色水線剛開始散開時，即為上臨界狀態，
測定上臨界雷諾數
1~2
次

② 化工原理實驗中哪些用到了風機工作

化工原理實驗中哪些用到了風機工作：
化工原理實驗裝置系列一、雷諾實驗裝置 JGKY-LN實驗目的：1、觀察流體在管內流動的兩種不同型態。2、觀察滯流狀態下管路中流體速度分布狀態。3、測定流動形態與雷諾數Re之間的關系及臨界雷諾數值。主要配置：有機玻璃水槽、示蹤劑盒、示蹤劑流出管、細孔噴嘴、玻璃觀察管、計量水箱、不銹鋼框架。技術參數：1、有機玻璃水槽：大於30L。2、玻璃觀察管：Φ20mm。3、計量水箱：容積大於8L。4、指示液為紅墨水或其它顏色鮮艷的液體。5、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。6、外形尺寸：1200×450×1300mm。二、柏努利實驗裝置 JGKY-BNL實驗目的：1、熟悉流體流動中各種能量和壓頭的概念及相互轉化關系，加深對柏努利方程式的理解。2、觀察各項能量（或壓頭）隨流速的變化規律。主要配置：蓄水箱、水泵、有機玻璃實驗水箱、有機玻璃計量水箱、測壓管、閥門、不銹鋼框架。技術參數：1、水泵為微型增壓泵，功率：90W。2、計量水箱：容積大於8L。3、實驗管道：Φ20與Φ40mm。4、測壓管 Φ8有機玻璃管 指示液為水，無毒、使操作更為安全。5、實驗水箱： 400×250×450 mm（透明有機玻璃水箱）。蓄水箱： 600×400×400 mm（PVC或不銹鋼水箱）。6、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1800×500×1500mm。三、離心泵特性曲線測定實驗裝置 JGKY-LXB實驗目的：1、了解離心泵的結構和特性，熟悉離心泵的操作。2、測量一定轉速下的離心泵特性曲線。3、了解並熟悉離心泵的工作原理。主要配置：蓄水箱、離心泵、壓力表、真空表、功率表、渦輪流量計、實驗管路、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、卧式離心泵流量6
m^{3}
m
3

/h,揚程15m，功率370W。
2、流量測量採用渦輪流量計，流量約0.5～8 m3/h。3、壓力表：Y-100型，0～0.6Mpa，真空表-0.1～0Mpa。4、功率測量：數字型功率表，精度1.0級。5、蓄水箱由PVC或不銹製成，容積約80L。6、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、控制屏面板及框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1600×500×1500mm。數據採集型（JGKY-LXB/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、渦輪流量計及流量積算儀、變頻器、壓力感測器。能在線監測流量、壓力等實驗數據。四、恆壓過濾實驗裝置 JGKY-GL/HY實驗目的：1、掌握過濾的基本方法。2、掌握在恆壓下過濾常數K、當量濾液體積qe的求取。3、觀察過濾終了速率與洗滌速率的關系。主要配置：板框過濾機、空壓機、壓力容器、計量槽、盛渣槽、攪拌電機、控制閥、不銹鋼框架。技術參數：1、板框過濾機的過濾面積：0.084m2，過濾介質：帆布。2、空壓機排氣量：0.036m3/h，壓力：0.7MPa，功率：750KW。3、壓力容器：容積約35L，上裝壓力表（0-0.6Mpa）、空壓 機入口給混合液加壓、視鏡可方便觀察容器內的液位。4、盛渣槽：過濾時會有一定泄漏現象，為保證實驗室的衛生用來盛泄漏的混合液。5、計量槽由有機玻璃製成，容積：約14L。6、攪拌器轉速：0-200轉/min。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1700×600×1600mm。數據採集型（JGKY-HY GL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、重量感測器、壓力感測器。能在線監測慮液量、壓力等實驗數據。五、流量計校核實驗裝置 JGKY-LX實驗目的：1、熟悉節流式流量計的構造及應用。2、掌握流量計的流量校正方法。3、通過對流量計量系數的測定，了解流量系數的變化規律。
主要配置：水泵、孔板流量計、文丘里流量計、計量水槽、秒錶、U型壓差計、蓄水箱、不銹鋼框架及管路、控制屏。技術參數：1、水泵：最大流量30L/min、最高揚程16m、功率370W、工作電壓220V、轉速2850r/min2、孔板孔口徑：dO=8mm，不銹鋼材質。3、文丘里管喉徑：dV=8mm，不銹鋼材質。4、計量槽容積：15L，蓄水箱容積：20L。5、實驗所用的流體--水為全循環設計。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，操作方便。8、外形尺寸：1500×500×1500mm。數據採集型（JGKY-LX /Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、流量等實驗數據。六、流體流動阻力實驗裝置 JGKY-ZL實驗目的:1、掌握流體流經直管和閥門時的阻力損失和測定方法，通過實驗了解流體流動中能量損失的變化規律。2、測定流體流經閥門時的局部阻力系數ζ。3、測定直管摩擦系數λ與雷諾數Re之間的關系。主要配置：水泵、蓄水箱、沿程阻力光滑管、沿程阻力粗糙管、局部阻力管、壓差計、流量計、閥門、實驗台架及電控箱。技術參數：1、粗糙管段：不銹鋼管，管徑25mm、管長1.6m，內裝不銹鋼螺旋絲或工業鍍鋅管。2、光滑管段：不銹鋼光滑管，管徑25mm、管長1.5m。3、局部阻力段：管徑25mm，測量閥門局部阻力。4、水泵：流量5m3/h、揚程20m、電機功率：550W。5、流量計：採用轉子流量計或渦輪流量計，（渦輪流量計：LWCY-15，0.6-6 m3/h，LED背光液晶顯示）。6、蓄水箱為不銹鋼材質，容積約40L。7、閥門及三通等管件均為304不銹鋼材質。8、操作台架及電控箱為不銹鋼材質，結構緊湊，外形美觀，流程簡單，操作方便。9、尺寸：2000×600×1800mm。數據採集型（JGKY-ZL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、流量等實驗數據。
七、流化床乾燥實驗裝置 JGKY-GZ/LHC實驗目的：1、了解流化床乾燥裝置的結構、流程及操作方法。2、學習測定物料在恆定乾燥條件下乾燥特性的實驗方法，研究乾燥條件對乾燥過程特性的影響。3、掌握根據實驗乾燥曲線求取乾燥速率曲線以及恆速階段乾燥速率、臨界含水量、平衡含水量的實驗分析方法。主要配置：空氣旋渦泵、電加熱箱、流化床體、集塵器、加料斗、旋風分離器、U型壓差計、孔板流量計（或畢託管流量計）、不銹鋼實驗台架及電控箱。技術參數：1、空氣旋渦泵：風量450 m3/h，風壓120mmH2O,效率66%，軸功率0.75KW。2、電加熱箱：功率2KW，不銹鋼材質。3、U型壓差計：測量流化床總塔壓差及進風流量。4、電控箱：在電控箱上裝有智能溫控儀表，測量乾燥室的進出口溫度；電源開關、風機開關，按下開關旋鈕對應的工作開始進行。5、實驗台架及控制屏均為不銹鋼材質，結構緊湊、外形美觀、流程簡單、操作方便。6、外形尺寸：1500×600×2000mm。數據採集型（JGKY-GZLHCⅡ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、溫度、流量等實驗數據。八、傳熱實驗裝置 JGKY-CR實驗目的：1、熟悉傳熱實驗的實驗方案設計及流程設計。2、了解換熱器的基本構造與操作原理。3、掌握熱量衡算與傳熱系數K及對流傳熱膜系數α的測定方法。4、了解強化傳熱的途徑及影響傳熱系數的因素。主要配置：套管換熱器、蒸汽發生器、氣泵、熱電偶、數顯儀表、壓力表、熱球風速儀或轉子流量計、實驗管道、閥門、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、套管換熱器：內管ф22X1.5mm，外管ф52X1.5mm，換熱段長度：1.0m。2、蒸汽發生器：不銹鋼製作，加熱功率：2KW，操作電壓220V。3、氣泵：離心式中壓吹風機，功率：250W，轉速：2800/min，風壓：1300Pa，風量：8m3/min。
4、壓力測量：測量范圍：0-2.5MPa，精度0.5級；溫度測量：測量范圍:-50 - 150℃，精度0.5級。5、熱球風速儀：測量風速：0.05-10m/s；轉子流量計：測量范圍：4-40 m3/h。6、實驗管道、閥門為不銹鋼和銅結構。7、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。8、外形尺寸：1500×550×1700mm。數據採集型（JGKY-CR/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓力感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓力、溫度、流量等實驗數據。九、填料吸收實驗裝置 JGKY-XS/TL實驗目的：1、了解填料吸收塔的結構、流程及操作方法。2、觀察填料吸收塔的流體力學行為並測定在干、濕填料狀態下填料層壓降與空塔氣速的關系。3、測定總傳質系數Kya，並了解其影響因素。主要配置：吸收塔、風機、混合穩壓罐、流量計、U型壓差計、蓄水箱、水泵、壓力儀表、溫度儀表、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、吸收塔採用填料塔，尺寸：φ100×800mm，塔體為透明有機玻璃，便於學生觀察相關實驗現象2、填料：φ10×10×1mm瓷拉西環，吸收介質：二氧化碳氣體，吸收劑：水。3、風機：風壓≥0.04Mpa,排氣量≥85 L/min。4、流量計流量：氣體轉子流量計兩個，大流量液體轉子流量計一個5、壓差計：U型壓差計，觀察上下塔壓降變化。6、壓力儀表：測量范圍0-2.5MPa，精度0.5級；溫度儀表：測量范圍-50 – 150℃，精度0.5級。7、混合穩壓罐：不銹鋼製作，對空氣和二氧化碳氣體充分混合、穩壓後輸出。8、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便。9、外形尺寸：2000×600×1700mm。數據採集型（JGKY-XCTL/Ⅱ）：配計算機、微機介面和數據處理軟體、溫度感測器、壓差感測器、渦輪流量計及流量積算儀。能在線監測壓差、溫度、流量等實驗數據。
十、精餾實驗裝置 JGKY-JL實驗目的：1、熟悉精餾單元操作過程的設備與流程。2、了解板式塔結構與流體力學性能。3、掌握精餾塔的操作方法與原理。4、學習精餾塔效率的測定方法。主要配置：精餾塔、冷凝器、再沸器、溫控系統、加料系統、迴流系統、產品貯槽、配料槽及測量儀表、不銹鋼框架、控制屏。技術參數：1、精餾塔體和塔板均採用不銹鋼製作，精餾塔容積：8L；塔徑：φ50mm，塔板數：13塊，板間距：100mm，孔徑：φ2mm，開孔率：6％。2、冷凝器換熱管管徑：φ12mm，壁厚：1mm,換熱面積：0.0568m2。3、再沸器採用不銹鋼製作，內置電加熱管加熱，總加熱功率為2000W，分兩組，各1000W。4、溫控系統採用自動無級控溫承擔精餾塔的溫度控制調節。5、加料系統：料液泵流量：0.4m3/hr,揚程：8m，功率：120W。6、塔頂餾出液的組成：90-95%，進料組成：15-35%。7、裝置產量：約4L/H。8、迴流系統:由兩支LZB-6的液體流量計控制迴流比。9、各項操作及溫度、壓力、流量的顯示、調節、控制全在控制屏板面進行。10、框架為不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單,操作方便操作方便,操作方便。

③ 雷諾實驗的實驗設備

上圖是流態實驗裝置圖。它由能保持恆定水位的水箱，試驗管道及能注入有色液體的部分專等組成。實驗時屬，只要微微開啟出水閥，並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。 圖7-1自循環液體兩種流態演示實驗裝置圖
1、自循環供水器；2、實驗台；3、可控硅無級調速器；4、恆壓水箱；
5、有色水水管；6、穩水孔板；7、溢流板；8、實驗管道；9、實驗流量調節閥
供水流量由無級調速器調控，使恆壓水箱4始終保持微溢流的程度，以提高進口前水體穩定度。本恆壓水箱還設有多道穩水隔板，可使穩水時間縮短到3～5分鍾。有色水經水管5注入實驗管道8，可據有色水散開與否判別流態。為防止自循環水污染，有色指示水採用自行消色的專用有色水。?

④ 雷諾實驗現象及物理意義

雷諾揭示了重要的流體流動機理，即根據流速的大小,流體有兩種不同的形態。當流體流速較小時，流體質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稱為層流或滯流。流體流速增大到某個值後，流體質點除流動方向上的流動外，還向其它方向作隨機的運動，即存在流體質點的不規則脈動，這種流體形態稱為湍流。
反映了沿程阻力系數λ是與流態密切相關的參數，計算λ值必須首先確定水流的流態。
液體流態的判別是用無量綱數雷諾數Re作為判據的。
雷諾數是由流速v、水力半徑R和運動粘滯系數υ組成的無量綱數，所以雷諾數Re表示慣性力與粘滯力的比值關系，當Re較小時，說明粘滯力佔主導，液體為層流；反之則為紊流。

1、觀察液體流動時的層流和紊流現象。區分兩種不同流態的特徵，搞清兩種流態產生的條件。分析圓管流態轉化的規律，加深對雷諾數的理解。
2、測定顏色水在管中的不同狀態下的雷諾數及沿程水頭損失。繪制沿程水頭損失和斷面平均流速的關系曲線，驗證不同流態下沿程水頭損失的規律是不同的。進一步掌握層流、紊流兩種流態的運動學特性與動力學特性。
3、通過對顏色水在管中的不同狀態的分析，加深對管流不同流態的了解。學習古典流體力學中應用無量綱參數進行實驗研究的方法，並了解其實用意義。

1、液體在運動時，存在著兩種根本不同的流動狀態。當液體流速較小時，慣性力較小，粘滯力對質點起控製作用，使各流層的液體質點互不混雜，液流呈層流運動。當液體流速逐漸增大，質點慣性力也逐漸增
雷諾實驗
大，粘滯力對質點的控制逐漸減弱，當流速達到一定程度時，各流層的液體形成渦體並能脫離原流層，液流質點即互相混雜，液流呈紊流運動。這種從層流到紊流的運動狀態，反應了液流內部結構從量變到質變的一個變化過程。
液體運動的層流和紊流兩種型態，首先由英國物理學家雷諾進行了定性與定量的證實，並根據研究結果，提出液流型態可用下列無量綱數來判斷：
Re=Vd/ν
Re稱為雷諾數。液流型態開始變化時的雷諾數叫做臨界雷諾數。
在雷諾實驗裝置中，通過有色液體的質點運動，可以將兩種流態的根本區別清晰地反映出來。在層流中，有色液體與水互不混摻，呈直線運動狀態，在紊流中，有大小不等的渦體振盪於各流層之間，有色液體與水混摻。
2、在如圖所示的實驗設備圖中，取1-1，1-2兩斷面，由恆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，並由實測的流量值求得斷面平均流速，作為lghf和lgv關系曲線，如下圖所示，曲線上EC段和BD段均可用直線關系式表示，由斜截式方程得：
lghf=lgk+mlgvlghf=lgkvmhf=kvmm為直線的斜率
式中：
實驗結果表明EC=1，θ=45°，說明沿程水頭損失與流速的一次方成正比例關系，為層流區。BD段為紊流區，沿程水頭損失與流速的1.75~2次方成比例，即m=1.75~2.0，其中AB段即為層流向紊流轉變的過渡區，BC段為紊流向層流轉變的過渡區，C點為紊流向層流轉變的臨界點，C點所對應流速為下臨界流速，C點所對應的雷諾數為下臨界雷諾數。A點為層流向紊流轉變的臨界點，A點所對應流速為上臨界流速，A點所對應的雷諾數為上臨界雷諾數。

⑤ 雷諾實驗的繪圖分析

在雙對數紙上以盯帆態V為橫坐標，hf為縱坐標，繪制lgV~lghf曲線，並在曲線上找上臨界流速VK上，計算上臨界雷諾數REK上並定出兩段直線斜率m1，m2。
將從圖上求得的m值與各流區m理論值進行凱源比較，並分析轎臘不同流態下沿程水頭損失的變化規律。