【正文】 所示。Re＞10000例如: Nu=aRemPrnkg1內(nèi)流速 u，m 由（l）和（9）式聯(lián)立求解可得管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的計算式為 Tw與Tw’—一分別表示固體壁兩側(cè)的內(nèi)壁面溫度和外壁面溫度，K；△Tm’一—熱流體與內(nèi)壁面之間的平均溫度差，K。 （9）式中α1與α2—一分別表示固體壁兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)，W（8）根據(jù)熱交換兩端的邊界條件，經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，同理可得管內(nèi)給熱過程的給熱速率計算式m2kg1s1 或W； Q=mscp(T1－T2)若熱流體在套管熱交換器的管內(nèi)流過，而冷流體在管外流過，設(shè)備兩端測試點上的溫度如圖61所示．則在單位時間內(nèi)熱流體向冷流體傳遞的熱量．可由熱流體的熱量衡算方程來表示：圖61套管熱交換器兩端測試點的溫度對于新的物系或者新的設(shè)備，仍需要通過實驗來取得傳熱系數(shù)的數(shù)據(jù)及其計算式。一、實驗?zāi)康脑诠I(yè)生產(chǎn)或?qū)嶒炑芯恐?，常遇到兩種流體進行熱量交換，來達到加熱或冷卻之目的。 （2）將實驗數(shù)據(jù)標(biāo)繪成孔板流量計的流量標(biāo)定曲線，并求取孔板流量計的流量因數(shù)。 Pe/W[3]有效功率 參考下表將實驗數(shù)據(jù)進行整理：實驗序號真空度，pA/Pa水柱壓差計讀數(shù)，R/mm實驗序號 實驗完畢，應(yīng)先將泵出口調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，再將調(diào)壓變壓器調(diào)回零點，最后再切斷電源。（2）從壓強表和真空表上讀取壓強和真空度的數(shù)值。實驗時，逐漸分步調(diào)節(jié)泵出口調(diào)節(jié)閥。緩慢調(diào)節(jié)變壓器至額定電壓（220V），泵即隨之啟動。在灌水過程中，需打開調(diào)節(jié)閥，將泵內(nèi)空氣排除。由壓出導(dǎo)管流出的水，用轉(zhuǎn)向彎管送入分流槽。在汲入導(dǎo)管上端裝有真空表，下端裝有底閥（單向閥）。電動機直接連接半敞式葉輪。若改變了轉(zhuǎn)速，泵的特性曲線也將隨之而異。圖41 離心泵特性曲線5．泵的特性曲線上述各項泵的特性參數(shù)并不是孤立的，而是相互制約的。電機所消耗的功率可直接由輸入電壓U和電流I測得，即 3．泵的功率在單位時間內(nèi)，液體從泵中實際所獲得的功，即為泵的有效功率。 （4） (3)當(dāng)系統(tǒng)中裝有孔板流量計時，流量大小由壓差計顯示，流量與倒置U形管壓差計讀數(shù)R之間存在如下關(guān)系： 泵的流量可直接由一定時間t內(nèi)排出液體的體積 V或質(zhì)量 m來測定。本實驗采用單級單吸離心泵裝置，實驗測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。離心泵特性曲線的測定一、實驗?zāi)康脑谑称窂S或?qū)嶒炇抑校?jīng)常需要各種輸送機械用來輸送流體。 λ2/[4] λ1 [3] Re [2]（4）數(shù)據(jù)整理旋塞壓頭損失（全開）Hf3/mmH2O光滑管壓頭損失 qv/m3s1水的流量 試驗導(dǎo)管的測試段長度l＝ 五、實驗數(shù)據(jù)記錄及整理（1）實驗基本參數(shù)試驗導(dǎo)管的內(nèi)徑 d ＝（6）當(dāng)測定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時，由于旋塞開度變小，流量必然會隨之下降，為了保持流量不變，需將入口調(diào)節(jié)閥作相應(yīng)調(diào)節(jié)。例如，將G1和D1一組旋塞關(guān)閉，打開另一組G2和D2旋塞。檢查完畢啟動循環(huán)水泵。為了便于觀察，在臨實驗前，可由壓差計項部的放空處，滴入幾滴紅墨水，將壓差計水柱染紅。必要時可在流體流動狀態(tài)下，按上述方法排除空氣泡。當(dāng)水流滿整個試驗導(dǎo)管，并在高位排氣水槽中有溢流水排出時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，停泵。 水在試驗管路中的流速，通過調(diào)節(jié)閥加以調(diào)節(jié)。由高位排氣水槽溢流出來的水，返回循環(huán)水槽。每根試驗管測試段長度。該裝置的流程如圖31所示。由于造成局部阻力的原因和條件極為復(fù)雜，各種局部阻力因數(shù)的具體數(shù)值，都需要通過實驗直接測定。（9） （8）或當(dāng)Re＜2000時，摩擦系數(shù)λ與管壁粗糙度ε無關(guān)。（7）應(yīng)用量綱分析的方法，可以得出摩擦因數(shù)與雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度ε／d存在函數(shù)關(guān)系，即 （6）式中；d 一圓形直管的管徑，m； （5）或（3）試驗導(dǎo)管的上下游截面上的橫截面積相同，則u1= u2.因此（11）和（12）兩式分別可簡化為假若：（1）水作為試驗物系，則水可視為不可壓縮流體； hf一單位質(zhì)量流體因流體阻力所造成的能量損失，J （2）式中：Z—流體的位壓頭，m液柱； （1）或 流體流動時的能量損耗（壓頭損失），主要由于管路系統(tǒng)中存在著各種阻力。 研究管路系統(tǒng)中的流體流動和輸送，其中重要的問題之一，是確定流體在流動過程中的能量損耗。uB/ mu2C/2gpB/ρgmm溫度，T/℃m3pA/ρgmmpB/ρgmmpC/ρgmmpA/papB/papC/pa實驗系統(tǒng)的總壓頭：H= dB =(4)為了便于觀察測壓管的液柱高度，可在臨實驗測定前，向各測壓管滴入幾滴紅墨水。(2)開啟試驗導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，觀察比較液體在流動情況下的各測試點的壓頭變化。圖21 伯努利實驗裝置流程穩(wěn)壓水槽；試驗導(dǎo)管；出口調(diào)節(jié)閥；靜壓測量管；沖壓測量管。實驗裝置的流程如圖21所示。 （9）或者將上改寫為 當(dāng)流體為理想液體時，于是式(2)和(3)可簡化為下標(biāo)1和2分別為系統(tǒng)的進口和出口兩個截面。ρ—流體的密度，kg （2）式中：Z—流體的單位壓頭，m；二、實驗原理對干不可壓縮流體，在導(dǎo)管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動，系統(tǒng)與環(huán)境又無功的交換時，若以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn)，則對確定的系統(tǒng)即可列出機械能衡算方程：當(dāng)流體在導(dǎo)管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動時，在導(dǎo)管的各截面之間的各種形式機械能的變化規(guī)律，可由機械能衡算基本方程來表達。列出上表中各項計算公式：實驗二伯努利實驗s1℃Pa五、實驗結(jié)果整理(1)實驗設(shè)備基本參數(shù)試驗導(dǎo)管內(nèi)徑 紅墨水的注射速度應(yīng)與主體流體流速相近（略低些為宜），因此，隨著水流速的增大，需相應(yīng)地細(xì)心調(diào)節(jié)紅墨水注射流量，才能得到較好的實驗效果。當(dāng)流量增大到某一數(shù)據(jù)值后，示蹤劑（紅墨水）一進入試驗導(dǎo)管，立即被分散呈煙霧狀，這時標(biāo)明流體的流型已進入湍流區(qū)域。精心調(diào)節(jié)至能觀察到一條平直的紅色細(xì)流為止。(2)實驗前，先對轉(zhuǎn)子流量計進行標(biāo)定，作好流量標(biāo)定曲線。水流量由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。三、實驗裝置雷諾實驗裝置主要由穩(wěn)壓溢流水槽、試驗導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子流量計等部分組成，如圖11所示。在上臨界值與下臨界值之間，則為不穩(wěn)定的過渡區(qū)域。S；m1；本實驗的目的，是通過雷諾實驗裝置，觀察流體流動過程的不同流型及其轉(zhuǎn)變過程，測定流型轉(zhuǎn)變時的臨界雷諾數(shù)。實驗一1883年雷諾（Reynolds）首先在實驗裝置中觀察到實際流體的流動存在兩種不同型態(tài)一層流和湍流，以及兩種不同型態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。式中 d～導(dǎo)管直徑，m； ρ～流體密度，kgμ～流體粘度，PaS1；大量實驗測得：當(dāng)雷諾數(shù)小于某一下臨界值時，流體流動形態(tài)恒為層流；當(dāng)雷諾數(shù)大于某一上臨界值時流體流型恒為湍流。應(yīng)當(dāng)指出，層流與湍流之間并非是突然的轉(zhuǎn)變，而是兩者之間相隔一個不穩(wěn)定過渡區(qū)域，因此，臨界雷諾數(shù)測定值和流型的轉(zhuǎn)變在一定程度上受一些不毯定的其他因素的影響。穩(wěn)壓溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。將適量示蹤劑（紅墨水）加入貯瓶內(nèi)備用，并排盡貯瓶與針頭之間管路內(nèi)的空氣。(2)用放風(fēng)閥放去流量計內(nèi)的空氣，再少許開啟轉(zhuǎn)子流量計后的調(diào)節(jié)閥，將流量調(diào)至最小值，以便觀察穩(wěn)定的層流流型，再精細(xì)地調(diào)節(jié)示蹤劑管路閥，使示蹤劑（紅墨水）的注水流速與試驗導(dǎo)管內(nèi)主體流體的流速相近，一般略低于主體流體的流速為宜。這時，導(dǎo)管內(nèi)的流體的流型逐步由層流向湍流過渡。應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)節(jié)注射針頭的位置，使針頭位于管軸線上為佳。實驗過程有一定滯后現(xiàn)象，因此，調(diào)節(jié)流量過程切勿操之過急，狀態(tài)確實穩(wěn)定之后，再繼續(xù)調(diào)節(jié)或記錄數(shù)據(jù)。 (2)實驗數(shù)據(jù)記錄及整理實驗序號流量q溫度T粘度μ密度ρ流速u臨界雷諾數(shù)Re實驗現(xiàn)象及流型m3s1[1][2][3][4][5][6] 實驗?zāi)康牧鲃恿黧w所具有的總能量是由各種形式的能量所組成，并且各種形式的能量之間又可相互轉(zhuǎn)換。通過實驗，加深對流體流動過程基本原理的理解。 s1； ΣHf—流動系數(shù)內(nèi)因阻力造成的壓頭損失，m。 （4）該式即為伯努利（Bernoulli）方程。 (2)當(dāng)液體流經(jīng)的系統(tǒng)為一水平裝置的管道時，則(2)和(3)式又可簡化為 （5） （7）（8）每處測壓管由一對并列的測壓管組成分，別測量該截面處的靜壓頭和沖壓頭。流量需直接由計時稱量測定之。實驗可按如下步驟進行：(1)關(guān)閉試驗導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，觀察和測量液體處于靜止?fàn)顟B(tài)下各測試點（A、B和C三點）的壓強。(3)試驗過程中需根據(jù)測壓管量程范圍，確定最小和最大流量。 非流動系統(tǒng)的機械能分布及其轉(zhuǎn)換(1)實驗數(shù)據(jù)記錄水溫密度各測試點的靜壓頭各測試點的靜壓強T/℃ρ/kg實驗序號靜壓頭pA/ρgmm動壓頭u2A/2gmms1Hf（1B）/mmHf（1C）/mm(2)驗證流動流體的機械能衡算方程實驗三s1 當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)流動時，流體因摩擦阻力所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系式：大量實驗研究表明：摩擦系數(shù)λ又與流體的密度ρ和粘度μ ，管徑d、流速u和管壁粗糙度ε有關(guān)。 通過實驗測得λ和Re數(shù)據(jù)，可以在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實驗曲線。ζ一局部阻力因數(shù)量綱為1?？装辶髁坑嫷淖x數(shù)申另一倒置U形水柱壓差計顯示。 管路流體阻力實驗裝置流程1循環(huán)水泵；2．光滑試驗管3．粗糙試驗管4．?dāng)U大與縮小試驗管；5．孔板流量計；6．閥門；；．分別配置光滑管、粗糙管、驟然擴大與縮小管、閥門和孔板流量計。作為試驗用水，用循環(huán)水泵或直接用自來水由循環(huán)水槽送入試驗管路系統(tǒng)，由下而上依次流經(jīng)各種流體阻力試驗管，最后流入高位排氣