水力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(編輯修改稿)
2024-09-19 06:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (N)12345五、注意事項(xiàng)：1. 在開水泵前，一定要關(guān)閉流量控制閥，以免損壞天平。2. 控制流量時(shí)，一定要緩慢。3. 實(shí)驗(yàn)做完后，要先關(guān)流量控制閥，再關(guān)水泵。4. 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意用電安全。六、思考題：1. 為什么控制流量時(shí)，一定要緩慢?2. 比較實(shí)測(cè)作用力與計(jì)算作用力的大小，分析其原因。實(shí)驗(yàn)六 雷諾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 觀察水流的流態(tài)，即層流和紊流現(xiàn)象。2. 測(cè)定臨界雷諾數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管道、流量量測(cè)系統(tǒng)、流線指示裝置和回水系統(tǒng)組成。三、實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)際液體有兩種不同的運(yùn)動(dòng)型態(tài)，即層流和紊流。當(dāng)流速較小時(shí)，各流層的液體質(zhì)點(diǎn)是有條不紊運(yùn)動(dòng)，互不混雜，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做層流。當(dāng)流速較大時(shí)，各流層的液體質(zhì)點(diǎn)形成渦體，在流動(dòng)過程中，互相混摻，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做紊流。水流的型態(tài)由其流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)決定，雷諾數(shù)Re=式中，v—管中平均流速，d—管徑，υ—運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。υ= (T 水溫)據(jù)前人實(shí)驗(yàn)資料得知，下臨界雷諾數(shù)比較穩(wěn)定，Re=2000。而上臨界雷諾數(shù)變化很大，約在5000~20000之間。因此一般認(rèn)為：Re2000為層流Re2000為紊流四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 熟悉實(shí)驗(yàn)指示書。2. 接通電源，開啟水泵給水箱供水。3. 到水箱里的水開始溢流后，輕輕打開尾閥，使管道通過小流量，再打開指示劑開關(guān)，使顏色水流入管道。4. 反復(fù)緩慢增大（或減?。┝髁?，仔細(xì)觀察層流和紊流現(xiàn)象。5. 從大到小（或從小到大）緩慢調(diào)整流量，在臨界流速時(shí)（即流態(tài)開始轉(zhuǎn)換時(shí)），測(cè)定其雷諾數(shù)。6. 實(shí)驗(yàn)完畢后，先關(guān)閉指示劑開關(guān)，然后關(guān)閉水泵，拔掉電源。實(shí)驗(yàn)記錄表：(僅供參考) 管徑d= cm 水溫T= ℃ 測(cè)量水箱水平面積A= cm2測(cè)次量測(cè)水箱時(shí)間T(℃)流量Q(cm3/s)流速v(cm/s)雷諾數(shù)Re狀態(tài)初高H1(cm)終高H2(cm)凈高△H(cm)體積（cm3）12345678910五、注意事項(xiàng)：1. 調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整（即從大到小或從小到大），不能忽大忽小。2. 指示劑開關(guān)的開度要適當(dāng)，不要過大或過小。3. 判斷臨界流速時(shí)，一定要準(zhǔn)確。4. 不要震動(dòng)水箱、水管，以免干擾水流。5. 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意用電安全。六、思考題1. 為什么調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整。2. 要提高實(shí)驗(yàn)精度，應(yīng)該注意哪些問題？實(shí)驗(yàn)七 管流沿程阻力實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 測(cè)定有壓管流沿程水頭損失及沿程阻力系數(shù)λ值。2. 繪制lghf——lgv和lgRe——lgλ關(guān)系曲線，確定hf=Kvn中的n值。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖所示：實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管道、流量量測(cè)水箱和回水管組成。其中在實(shí)驗(yàn)管道上開有兩個(gè)測(cè)壓孔，并安裝有測(cè)壓管，測(cè)壓孔的距離為L(zhǎng)。三、實(shí)驗(yàn)原理：列出2斷面的能量方程：z1++= z2+++hf 由于管道直徑不變，所以兩斷面流速水頭相等，于是有：hf=( z1+)（z2+）=Δh即2兩斷面間的沿程水頭損失等于兩斷面間的測(cè)壓管水頭差。根據(jù)達(dá)西公式hf=λ于是 λ=hf=Δh式中，λ—管道沿程阻力系數(shù)，d—實(shí)驗(yàn)管管徑，hf——2兩斷面間的沿程水頭損失，L——2兩斷面間的距離，v—管中平均流速，g—重力加速度。用體積法測(cè)定管道通過的流量Q，由于管徑已知，所以求得平均流速v。由此可以計(jì)算出沿程阻力系數(shù)λ。水流在不同的流區(qū)及不同的流態(tài)下，其沿程水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系是不同的。在層流狀態(tài)下，沿程水頭損失與斷面平均流速成正比；在紊流狀態(tài)下，~2次方成正比。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指示書，熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆?. 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)。3. 接通電源，開啟水泵給水箱供水，打開尾閥。4. 等到水開始溢流后，排除測(cè)壓管中的氣體。在關(guān)閉尾閥的條件下，檢查兩根測(cè)壓管的液位是否在同一平面上，從而判斷氣體是否排完。5. 把尾閥開到最大，這時(shí)實(shí)驗(yàn)管道通過的流量最大，測(cè)壓管的液位差最大（即壓差最大）。水流穩(wěn)定后，開始測(cè)量流量和壓差，并記錄。6. 減小尾閥的開度，減小實(shí)驗(yàn)流量，壓差的減小量控制在4cm左右（即壓差比上次減小2cm）. 水流穩(wěn)定后，再開始測(cè)量水溫、流量和壓差，并記錄。7. 重復(fù)實(shí)驗(yàn),每次壓差下降要均勻，,關(guān)閉電源,結(jié)束實(shí)驗(yàn).數(shù)據(jù)記錄表：(僅供參考) 管徑d= cm 實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度L = 70 cm 水溫T= ℃ 測(cè)量水箱面積S=145cm2測(cè)次量測(cè)水箱時(shí)間t(s)流量Q(cm3/s)流速v(cm/s)測(cè)壓管λRe初高H1（cm）終高H2 (cm)凈高 (cm)h1(cm)h2(cm)123456789101112注：初高H終高H2是指測(cè)量水箱里的水位。測(cè)次123456789101112LoghfLogvLogRelogλ五、注意事項(xiàng)：1. 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，動(dòng)作一定要輕，不要用力過猛，以免損壞儀器。2. 壓差下降要均勻，便于繪制曲線，提高實(shí)驗(yàn)精度。3. 水位波動(dòng)時(shí)，讀取時(shí)均值。4. 整理資料時(shí)，一定要注意單位的統(tǒng)一。5. 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意用電安全。六、思考題：1. 分析最大流量和最小流量的流態(tài)及流區(qū)。2. 為什么調(diào)整流量時(shí)，壓差下降要均勻。3. 繪制loghflogv和logRelogλ曲線。實(shí)驗(yàn)八 管流局部阻力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.
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