雷诺实验演示装置图

① 通过实验曲线说明文丘里流量计的流量系数随流量有什么变化规律

4
雷诺实验

一、实验目的要求

1
．观察层流、紊流的流态及其转换特征；

2
．测定下临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；

3
．掌握误差分析在实验数据处理中的应用。

二、实验原理

1
．实验装置图

自循环雷诺实验装置图

1.
自循环供水器；
2.
实验台；
3.
可控硅无级调速器；
4.
恒压水箱；
5.
有色水水管；

6.
稳水孔板；
7.
溢流板；
8.
实验管道；
9.
实验流量调节阀。

2
．实验原理

根据雷诺数的表达式
Re=VD/
ν

，结合连续性方程
Q=AV
，得
Re=4Q/(
π
D
ν
)

其中
V
表示管道中的平均流速，
D
表示管道直径，
为水的运动粘性系数。通过层流与紊流的
运动学特点，观察、判断层流向紊流转变时的情况，并测量相应数值，按上式计算获得雷诺数。层
流向湍流转变的临界状态所测雷诺数称为上临界雷诺数，
湍流向层流转变的临界状态所测雷诺数称
为下临界雷诺数。

水的运动黏性系数与温度有关，可由下式计算出

其中
T
为温度，以摄氏度为单位。

三、实验方法与步骤

1
．测记本实验的有关常数。

2
．观察两种流态。

打开开关
3
使水箱充水至溢流水位，
经稳定后，
微微开启调节阀
9
，
并注入颜色水于实验管内，
使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，
通
过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，
待管中出现完全紊流后，
再逐步关小调节阀，
观察由紊流转变为层流的水力特征。

5
3
．测定下临界雷诺数。

(1)
将调节阀打开，
使管中呈完全紊流，
再逐步关小调节阀使流量减小。
当流量调节到使颜色水
在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；

(2)
待管中出现临界状态时，用体积法测定流量；

(3)
根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（
2300
）比较，偏离过大，需重测；

(4)
重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；

(5)
同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。

[
注意
]
(1)
每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟；

(2)
关小阀门过程中，只许渐小，不许开大；

(3)
随出水流量减小，应适当调小开关，以减小溢流量引发的扰动。

4
．测定上临界雷诺数。

逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，
测定上临界雷诺数
1~2
次

② 化工原理实验中哪些用到了风机工作

化工原理实验中哪些用到了风机工作：
化工原理实验装置系列一、雷诺实验装置 JGKY-LN实验目的：1、观察流体在管内流动的两种不同型态。2、观察滞流状态下管路中流体速度分布状态。3、测定流动形态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。主要配置：有机玻璃水槽、示踪剂盒、示踪剂流出管、细孔喷嘴、玻璃观察管、计量水箱、不锈钢框架。技术参数：1、有机玻璃水槽：大于30L。2、玻璃观察管：Φ20mm。3、计量水箱：容积大于8L。4、指示液为红墨水或其它颜色鲜艳的液体。5、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。6、外形尺寸：1200×450×1300mm。二、柏努利实验装置 JGKY-BNL实验目的：1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。主要配置：蓄水箱、水泵、有机玻璃实验水箱、有机玻璃计量水箱、测压管、阀门、不锈钢框架。技术参数：1、水泵为微型增压泵，功率：90W。2、计量水箱：容积大于8L。3、实验管道：Φ20与Φ40mm。4、测压管 Φ8有机玻璃管 指示液为水，无毒、使操作更为安全。5、实验水箱： 400×250×450 mm（透明有机玻璃水箱）。蓄水箱： 600×400×400 mm（PVC或不锈钢水箱）。6、实验所用的流体--水为全循环设计。7、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。8、外形尺寸：1800×500×1500mm。三、离心泵特性曲线测定实验装置 JGKY-LXB实验目的：1、了解离心泵的结构和特性，熟悉离心泵的操作。2、测量一定转速下的离心泵特性曲线。3、了解并熟悉离心泵的工作原理。主要配置：蓄水箱、离心泵、压力表、真空表、功率表、涡轮流量计、实验管路、不锈钢框架、控制屏。技术参数：1、卧式离心泵流量6
m^{3}
m
3

/h,扬程15m，功率370W。
2、流量测量采用涡轮流量计，流量约0.5～8 m3/h。3、压力表：Y-100型，0～0.6Mpa，真空表-0.1～0Mpa。4、功率测量：数字型功率表，精度1.0级。5、蓄水箱由PVC或不锈制成，容积约80L。6、实验所用的流体--水为全循环设计。7、控制屏面板及框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。8、外形尺寸：1600×500×1500mm。数据采集型（JGKY-LXB/Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、涡轮流量计及流量积算仪、变频器、压力传感器。能在线监测流量、压力等实验数据。四、恒压过滤实验装置 JGKY-GL/HY实验目的：1、掌握过滤的基本方法。2、掌握在恒压下过滤常数K、当量滤液体积qe的求取。3、观察过滤终了速率与洗涤速率的关系。主要配置：板框过滤机、空压机、压力容器、计量槽、盛渣槽、搅拌电机、控制阀、不锈钢框架。技术参数：1、板框过滤机的过滤面积：0.084m2，过滤介质：帆布。2、空压机排气量：0.036m3/h，压力：0.7MPa，功率：750KW。3、压力容器：容积约35L，上装压力表（0-0.6Mpa）、空压 机入口给混合液加压、视镜可方便观察容器内的液位。4、盛渣槽：过滤时会有一定泄漏现象，为保证实验室的卫生用来盛泄漏的混合液。5、计量槽由有机玻璃制成，容积：约14L。6、搅拌器转速：0-200转/min。7、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。8、外形尺寸：1700×600×1600mm。数据采集型（JGKY-HY GL/Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、重量传感器、压力传感器。能在线监测虑液量、压力等实验数据。五、流量计校核实验装置 JGKY-LX实验目的：1、熟悉节流式流量计的构造及应用。2、掌握流量计的流量校正方法。3、通过对流量计量系数的测定，了解流量系数的变化规律。
主要配置：水泵、孔板流量计、文丘里流量计、计量水槽、秒表、U型压差计、蓄水箱、不锈钢框架及管路、控制屏。技术参数：1、水泵：最大流量30L/min、最高扬程16m、功率370W、工作电压220V、转速2850r/min2、孔板孔口径：dO=8mm，不锈钢材质。3、文丘里管喉径：dV=8mm，不锈钢材质。4、计量槽容积：15L，蓄水箱容积：20L。5、实验所用的流体--水为全循环设计。7、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，操作方便。8、外形尺寸：1500×500×1500mm。数据采集型（JGKY-LX /Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、压差传感器、涡轮流量计及流量积算仪。能在线监测压差、流量等实验数据。六、流体流动阻力实验装置 JGKY-ZL实验目的:1、掌握流体流经直管和阀门时的阻力损失和测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。2、测定流体流经阀门时的局部阻力系数ζ。3、测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间的关系。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、压差计、流量计、阀门、实验台架及电控箱。技术参数：1、粗糙管段：不锈钢管，管径25mm、管长1.6m，内装不锈钢螺旋丝或工业镀锌管。2、光滑管段：不锈钢光滑管，管径25mm、管长1.5m。3、局部阻力段：管径25mm，测量阀门局部阻力。4、水泵：流量5m3/h、扬程20m、电机功率：550W。5、流量计：采用转子流量计或涡轮流量计，（涡轮流量计：LWCY-15，0.6-6 m3/h，LED背光液晶显示）。6、蓄水箱为不锈钢材质，容积约40L。7、阀门及三通等管件均为304不锈钢材质。8、操作台架及电控箱为不锈钢材质，结构紧凑，外形美观，流程简单，操作方便。9、尺寸：2000×600×1800mm。数据采集型（JGKY-ZL/Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、压差传感器、涡轮流量计及流量积算仪。能在线监测压差、流量等实验数据。
七、流化床干燥实验装置 JGKY-GZ/LHC实验目的：1、了解流化床干燥装置的结构、流程及操作方法。2、学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法，研究干燥条件对干燥过程特性的影响。3、掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。主要配置：空气旋涡泵、电加热箱、流化床体、集尘器、加料斗、旋风分离器、U型压差计、孔板流量计（或毕托管流量计）、不锈钢实验台架及电控箱。技术参数：1、空气旋涡泵：风量450 m3/h，风压120mmH2O,效率66%，轴功率0.75KW。2、电加热箱：功率2KW，不锈钢材质。3、U型压差计：测量流化床总塔压差及进风流量。4、电控箱：在电控箱上装有智能温控仪表，测量干燥室的进出口温度；电源开关、风机开关，按下开关旋钮对应的工作开始进行。5、实验台架及控制屏均为不锈钢材质，结构紧凑、外形美观、流程简单、操作方便。6、外形尺寸：1500×600×2000mm。数据采集型（JGKY-GZLHCⅡ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、温度传感器、压差传感器、涡轮流量计及流量积算仪。能在线监测压差、温度、流量等实验数据。八、传热实验装置 JGKY-CR实验目的：1、熟悉传热实验的实验方案设计及流程设计。2、了解换热器的基本构造与操作原理。3、掌握热量衡算与传热系数K及对流传热膜系数α的测定方法。4、了解强化传热的途径及影响传热系数的因素。主要配置：套管换热器、蒸汽发生器、气泵、热电偶、数显仪表、压力表、热球风速仪或转子流量计、实验管道、阀门、不锈钢框架、控制屏。技术参数：1、套管换热器：内管ф22X1.5mm，外管ф52X1.5mm，换热段长度：1.0m。2、蒸汽发生器：不锈钢制作，加热功率：2KW，操作电压220V。3、气泵：离心式中压吹风机，功率：250W，转速：2800/min，风压：1300Pa，风量：8m3/min。
4、压力测量：测量范围：0-2.5MPa，精度0.5级；温度测量：测量范围:-50 - 150℃，精度0.5级。5、热球风速仪：测量风速：0.05-10m/s；转子流量计：测量范围：4-40 m3/h。6、实验管道、阀门为不锈钢和铜结构。7、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。8、外形尺寸：1500×550×1700mm。数据采集型（JGKY-CR/Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、温度传感器、压力传感器、涡轮流量计及流量积算仪。能在线监测压力、温度、流量等实验数据。九、填料吸收实验装置 JGKY-XS/TL实验目的：1、了解填料吸收塔的结构、流程及操作方法。2、观察填料吸收塔的流体力学行为并测定在干、湿填料状态下填料层压降与空塔气速的关系。3、测定总传质系数Kya，并了解其影响因素。主要配置：吸收塔、风机、混合稳压罐、流量计、U型压差计、蓄水箱、水泵、压力仪表、温度仪表、不锈钢框架、控制屏。技术参数：1、吸收塔采用填料塔，尺寸：φ100×800mm，塔体为透明有机玻璃，便于学生观察相关实验现象2、填料：φ10×10×1mm瓷拉西环，吸收介质：二氧化碳气体，吸收剂：水。3、风机：风压≥0.04Mpa,排气量≥85 L/min。4、流量计流量：气体转子流量计两个，大流量液体转子流量计一个5、压差计：U型压差计，观察上下塔压降变化。6、压力仪表：测量范围0-2.5MPa，精度0.5级；温度仪表：测量范围-50 – 150℃，精度0.5级。7、混合稳压罐：不锈钢制作，对空气和二氧化碳气体充分混合、稳压后输出。8、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。9、外形尺寸：2000×600×1700mm。数据采集型（JGKY-XCTL/Ⅱ）：配计算机、微机接口和数据处理软件、温度传感器、压差传感器、涡轮流量计及流量积算仪。能在线监测压差、温度、流量等实验数据。
十、精馏实验装置 JGKY-JL实验目的：1、熟悉精馏单元操作过程的设备与流程。2、了解板式塔结构与流体力学性能。3、掌握精馏塔的操作方法与原理。4、学习精馏塔效率的测定方法。主要配置：精馏塔、冷凝器、再沸器、温控系统、加料系统、回流系统、产品贮槽、配料槽及测量仪表、不锈钢框架、控制屏。技术参数：1、精馏塔体和塔板均采用不锈钢制作，精馏塔容积：8L；塔径：φ50mm，塔板数：13块，板间距：100mm，孔径：φ2mm，开孔率：6％。2、冷凝器换热管管径：φ12mm，壁厚：1mm,换热面积：0.0568m2。3、再沸器采用不锈钢制作，内置电加热管加热，总加热功率为2000W，分两组，各1000W。4、温控系统采用自动无级控温承担精馏塔的温度控制调节。5、加料系统：料液泵流量：0.4m3/hr,扬程：8m，功率：120W。6、塔顶馏出液的组成：90-95%，进料组成：15-35%。7、装置产量：约4L/H。8、回流系统:由两支LZB-6的液体流量计控制回流比。9、各项操作及温度、压力、流量的显示、调节、控制全在控制屏板面进行。10、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便操作方便,操作方便。

③ 雷诺实验的实验设备

上图是流态实验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的部分专等组成。实验时属，只要微微开启出水阀，并打开有色液体盒连接管上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或紊流状态。 图7-1自循环液体两种流态演示实验装置图
1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、恒压水箱；
5、有色水水管；6、稳水孔板；7、溢流板；8、实验管道；9、实验流量调节阀
供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3～5分钟。有色水经水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用有色水。?

④ 雷诺实验现象及物理意义

雷诺揭示了重要的流体流动机理，即根据流速的大小,流体有两种不同的形态。当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称为层流或滞流。流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动，这种流体形态称为湍流。
反映了沿程阻力系数λ是与流态密切相关的参数，计算λ值必须首先确定水流的流态。
液体流态的判别是用无量纲数雷诺数Re作为判据的。
雷诺数是由流速v、水力半径R和运动粘滞系数υ组成的无量纲数，所以雷诺数Re表示惯性力与粘滞力的比值关系，当Re较小时，说明粘滞力占主导，液体为层流；反之则为紊流。

1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。
2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。
3、通过对颜色水在管中的不同状态的分析，加深对管流不同流态的了解。学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。

1、液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增
雷诺实验
大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。
液体运动的层流和紊流两种型态，首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量的证实，并根据研究结果，提出液流型态可用下列无量纲数来判断：
Re=Vd/ν
Re称为雷诺数。液流型态开始变化时的雷诺数叫做临界雷诺数。
在雷诺实验装置中，通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。在层流中，有色液体与水互不混掺，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。
2、在如图所示的实验设备图中，取1-1，1-2两断面，由恒定总流的能量方程知：
因为管径不变V1=V2△h
所以，压差计两测压管水面高差△h即为1-1和1-2两断面间的沿程水头损失，用重量法或体积浊测出流量，并由实测的流量值求得断面平均流速，作为lghf和lgv关系曲线，如下图所示，曲线上EC段和BD段均可用直线关系式表示，由斜截式方程得：
lghf=lgk+mlgvlghf=lgkvmhf=kvmm为直线的斜率
式中：
实验结果表明EC=1，θ=45°，说明沿程水头损失与流速的一次方成正比例关系，为层流区。BD段为紊流区，沿程水头损失与流速的1.75~2次方成比例，即m=1.75~2.0，其中AB段即为层流向紊流转变的过渡区，BC段为紊流向层流转变的过渡区，C点为紊流向层流转变的临界点，C点所对应流速为下临界流速，C点所对应的雷诺数为下临界雷诺数。A点为层流向紊流转变的临界点，A点所对应流速为上临界流速，A点所对应的雷诺数为上临界雷诺数。

⑤ 雷诺实验的绘图分析

在双对数纸上以盯帆态V为横坐标，hf为纵坐标，绘制lgV~lghf曲线，并在曲线上找上临界流速VK上，计算上临界雷诺数REK上并定出两段直线斜率m1，m2。
将从图上求得的m值与各流区m理论值进行凯源比较，并分析轿腊不同流态下沿程水头损失的变化规律。