化工原理实验讲义（应化）.pdf

化化⼯⼯原原理理实实验验讲讲义义（（应应化化））

实验⼀雷诺实验

⼀、⽬的与要求

1、通过实验了解圆管内流体流动情，建⽴流型概念。

2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。

3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。

⼆、实验原理

流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。流体流动的型态与流

体的密度、粘度及流道的直径有关。这可⽤雷诺准数来判断，⼀般为：

Re≤2000为滞流

Re≥4000为湍流

2000

三、实验主要仪器及主要技术数据

实验主要仪器：雷诺仪、秒表、量筒

实验主要数据：实验管道有效长度L=600mm

外径d=30mm

内径di=26mm

四、实验⽅法

1、准备⼯作

（1）向墨⽔储瓶中加⼊适量的⽤⽔稀释过的墨⽔。

（2）调整墨⽔细管出⼝的位置，使它位于实验管道的中⼼线上。

（3）轻轻打开墨⽔流量调节夹，使墨⽔从墨⽔咀流出，排出墨⽔管内空⽓，关闭调节夹。

2、雷诺实验过程

（1）关闭流量出⼝调节阀，打开储⽔槽进⽔阀，使⾃来⽔充满⽔槽，并使槽内溢流堰具有⼀定的溢流量。

（2）轻轻打开管道出⽔阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内⽓体。

（3）调节储⽔槽下部的出⽔阀开度，调节储⽔槽液位，使其保持恒定。

（4）缓慢地适当打开墨⽔流量调节夹，墨⽔⾃墨⽔咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前⽔流量下实验管道中墨⽔的流线。

根据流线判断流型，并⽤秒表、量筒测定流体流量。

（5）适当的增⼤管道出⽔阀开度，通过调节储⽔槽下部的出⽔阀和进⽔阀控制储⽔槽液位，并维持⼀定的⽔槽溢流板溢流

量。适当调整墨⽔流量，使墨线清晰，稳定后，测定较⼤流量下实验管内的流动状。如此反复，可测得⼀系列不同流量下的

流型，并判断临界流型。

3、速度分布图的测定

与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出⽔阀的开度范围。⾸先

使储⽔槽液位恒定（此时，可通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀使液位稳定），瞬时开关墨⽔流量调节夹，在墨⽔咀出⼝处形

成⼀个墨团，观察墨团端⾯特征，打开管道出⽔阀（使出⽔阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端⾯随流体流动时的

变化，记下管道末端墨团端⾯的形态后，通过调节储⽔槽的

进⼝阀和出⼝阀调节储槽液位，使其恒定。测定流量，计算雷诺准数，判断流型，即可测得对应流型的径向速度分布图。如此

反复，通过调节管道出⽔阀开度，即可测得不同流型的速度分布图。

五、实验数据及记录

1、实验⽤⽔：温度=黏度=密度=

2

层流：Re=流量：速度图：

湍流：Re=流量：速度图：

六、实验结果与讨论

1、实验结果：层流时Re≤

湍流时Re≥

临界值Re=

2、讨论

（1）临界值与理论值有何出⼊，为什么？

（2）如因进⽔、溢流、外界震动等因素，使实验管中墨⽔流线偏离中⼼线或左右摆动，对实验结果有影响吗？如何消除？

实验⼆单相流体流动阻⼒实验

⼀、实验⽬的

1、学习了解直管摩擦阻⼒hf、直管摩擦阻⼒系数λ的测定⽅法。

2、掌握摩擦阻⼒系数λ与雷诺数Re之间的关系。

3、熟悉压差的测定⽅法。⼆、实验内容

1、测定不同的流体流型状态下摩擦阻⼒系数λ与Re之间的关系。

2、在对数坐标纸上绘制λ—Re的关系曲线。三、实验原理

直管的摩擦阻⼒是雷诺数和管壁相对粗糙度的函数，即λ=f（Re，ε/d），所以对⼀定的相对粗糙度⽽⾔（特定的直管）λ与

Re才有⼀定的关系。但λ随Re的变化规律与流体流型有关。

流体以不同的流速在⼀定的长度等直径的⽔平圆型直管内流动时，其管路阻⼒引起的能量损失为：

()12fPPPhρ

ρ

-?=

=（2—1）

⼜因为摩擦阻⼒系数与阻⼒损失之间有如下关系（范宁公式）

2

2

fLuhdλ=（2—2）

整理（2—1）、（2—2）两式得

2

2

PdLuλρ?=

duRρ

µ

=

（2—3）

分析以上两式，对实验来说，直管的长度L和管径d是已知的，确定流体的温度，则流体的ρ和µ也是定值。调节⼀系列的流

量，通过压差测定，就可计算⼀系列的λ和Re，从⽽得出λ随Re的变化关系。四、实验主要仪器及主要技术数据

直管的长度L=1.8m管内径d=8.3mm.五、实验⽅法

1、接通电源，打开数字式差压变送器开关，预热15min后，检察零点（⽅法：不带电的状态下检察电流表的零点，称为