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柏努力实验
柏努力實驗 前言 文氏管是廣為流傳許多年的流體實驗裝置,當流體流經文氏管內的漸擴區、喉部等不同截面大小的區域,連結這些區域的壓力計便產生壓力差,測出壓力差即可求出流量。本項實驗設備需配合水桌使用。 設備介紹 實驗步驟 放置文氏管實驗設備於水桌上。 使用透明塑膠水管,連接文氏管實驗設備的入水口至水桌內沈水馬達的供水閥。 使用另一個透明塑膠水管,水管一端連接文氏管實驗設備的出水口,另一端連接水桌上的流量水槽。 設定實驗設備兩端開口端的控制閥,大約開啟三分之一的位置。在此之前,需檢查壓力計上方的安全閥是在禁閉狀態。 開啟水桌的供水閥來使水流入文氏管內,清除壓力計各個管路內的殘存空氣(可輕彈管路,使空氣與水容易分離)。 關閉文氏管出水口的控制閥,此時空氣將被侷限在壓力計的上端。 適當地釋放壓力計上方的安全閥,使壓力計內的水柱高度維持約一半的高度。 關閉安全閥。 調整文氏管實驗設備兩端開口的控制閥,能獲得足夠的水量以進行實驗。 下圖顯示文氏管各部位的參考位置與標號 理想的壓力分佈 透過白努利公式 , 可得到沿著文氏管各部位的理想壓力分佈,這些數據乃以喉部速度頭的大小為基準,並將結果列於下表中: 實驗結果 把結果繪製於下方圖形 測量的壓力分佈 注意事項 水桌的水源必須隨時淹過沉水馬達,必須考量計算容積的水槽有滿水時,且水必須每2個月必須更換新水至少一次以上。 使用前,必須先確認地面和電源開關處是完全乾燥,若是有潮濕,避免使用,以防止觸電意外。 使用前,先確認電源插頭固定在110 電壓伏特的電源座上,在啟動電源開關前(啟動電源的開關在水桌的左正前上方處),先將文氏管本體的前後兩個控制閥完全關閉(入水和出水控制閥),文氏管的上方玻璃管的空氣進出控制閥栓緊。 啟動電源,此時沉水馬達啟動,但因此時入水控制閥完全關閉,所以水還未通過文氏管,先轉開出水控制閥,再慢慢轉開入水控制閥,可以讓水通過文氏管,兩手同時控制入水和出水兩控制閥,以達到一穩定的水量。 此時,將文氏管的上方玻璃管的空氣進出控制閥稍微慢慢鬆開,可以讓玻璃管內外的空氣進出。 兩手再同時控制入水和出水兩控制閥,最後關緊出水控制閥,此時文氏管水位計的水位會不斷升高,因為文氏管內的空氣會經由空氣進出控制閥排出。 當文氏管水位計的軟管水位達到玻璃管內的同等高度時,將前控制閥關緊。 目前空氣進出控制閥還是鬆開的,可以將後控制閥稍微鬆開,此時文氏管水位計的軟管水位會同時慢慢下降,維持同一等水位,等水位同時下降到200 mm 水位標誌時,關閉後控制閥和空氣進出控制閥,此時確定已經所有軟管是在同一等位上。 再來控制文氏管本體的前後兩個控制閥,就可以控制流速和文氏管的水位壓力計的高度。 流速(m3/sec)是以流過的水容積(m3)除以所耗掉的時間(t),就是通過文氏管的流速(m3/sec)。 水容積(m3)是有水位增加的高度乘上水槽的面積A,水位高度可以藉由浮標和高度標示尺觀察得到。 計算時間可以由馬錶讀出。 * 文氏管設備入水口與水桌連接,由水桌提供實驗用水源。水由入水口進入設備,流經文氏管,再由出水口經由流量控制閥回流至水桌。流量控制閥為調整實驗所需的流量。 壓力計 安全閥 壓力計管路 文氏管主體 入水口, 連接水桌控制閥 出水口, 連接控制閥至流量量測水槽 *
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