制药化工原理雷诺实验.docx

实验一流体流型的观察与测定一、实验目的：1、观察流体在管内流动的两种不同型态，加强层流和湍流两种流动类型 的感性认识；2、掌握雷诺准数Re的测定与计算；3、测定临界雷诺数二、实验原理：雷诺(Reynolds)用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除 流速u外，还有管径(或当量管径)d,流体的密度p及粘度口，由此四个物理 量组成的无因次数群Re的值是判定流体流动类型的一个标准雷诺准数： Re,=必&出式中：d--管径，m ；u一流体的流速，m/s;从一流体的粘度，Ns/m2 p.--流体的密度，kg/m3三、实验装」1 .实验设备流程示意图见图1：2n J图1雷诺实验装置流程图『红墨水瓶；2-调节夹；3-进水阀；4-高位槽；5-测试管；6-排气阀；7-温度计；8-溢流口； 9-调节阀；10-转子流量计；11-排水阀；12-出水口； 13-高位槽放水口； 14-进样管2.实验装置主要技术参数：实验管道有效长度L= 1000 mm 外径Do = 30 mm 内径Di = 25mm四、实验操作步骤：1 .实验前准备工作（1）向红墨水瓶中加入适量用水稀释过的红墨水，调节红墨水充满进样管。

2）观察进样管位置是否处于管道中心线上，适当调整使进样管位置处于测试管的中心线上3）关闭调节阀9、排气阀6,翻开进水阀3,向高位槽4注水，使水充满水箱并产生溢流，保持一定溢流量4）轻轻开启调节阀9,让水缓慢流过实验管道，翻开排气阀6把管路空气排空，翻开调节夹2让红墨水刚好从进样管流出后关闭2 .雷诺实验演示（1）做好以上准备后，缓翻开慢调节阀9,调节一定的流量，缓慢地翻开调节夹2,红墨水束在测试管5内即呈现不同的流动状态（图2表示层流流动状态）读取转子流量计10数值并计算出对应的雷诺准数2）因进水和溢流造成的震动，有时会使实验管道中的红墨水束偏离测试管5内中心线或发生不同程度的左右摆动，此时可立即关闭进水阀3,稳定一段时间，即可看到红墨水与管中心线重合图2层流流动示意图（3）继续加大调节阀水阀9的开度，在维持尽可能小的溢流量情况下增大进水 阀的开度，根据实际情况适当调整红墨水流量，即可观测实验管内水在各种流量 下的流动状况为局部消除进水和溢流所造成震动的影响，在滞流和过渡流状况 的每一种流量下均可采用（2）中介绍的方法,观察管内水的流动状况（过渡流、湍 流流动如图3所示）读取转子流量计10的数值并计算对应的雷诺准数。

图3过渡流、湍流流动示意图3 .圆管内流体速度分布演示实验(1)关闭进水阀3、调节阀92)将红墨水流量调节夹2翻开，使红墨水滴落在不流动的实验管路中3)突然翻开流量调节阀9,在测试管5中可以清晰看到红水线流动所形成的 如图4所示的速度分布图4流速分布示意图4 .实验结束操作(1)首先关闭红墨水调节夹2,停止红墨水流动2)关闭进水阀3，停止向高位槽4进水3)待实验管道中红色消失时，关闭流量调节阀94)如果日后较长时间不再使用该套装置,请将设备内各处存水放净五、实验考前须知：演示滞流流动时,为了使滞流状况较快形成并保持稳定，请注意以下几点：1 .水槽溢流量尽可能小，因为溢流过大,上水流量也大,上水和溢流两者造成的震 动都比拟大，会影响实验结果2 .尽量不要人为地使实验架产生震动，为减小震动，保证实验效果，可对实验架 底面进行固定六、实验数据记录及处理序号流量 (L/h)流量 qX105 (m3/s)流速 uXIO2 (m/s)雷诺准数 Re观察现象流型1管中一条红线层流2管中一条红线层流3管中红线波动过渡流4管中红线波动过渡流5红水扩散湍流6红水扩散湍流七、思考题1、影响流动形态的因素有哪些？2、有人说可以只用流速来判断管子中的流动形态，流速低于某一个具体数 时是层流，否那么是湍流，这种看法对吗？在什么条件下可以只由流速来 判断流动形态？3、研究流动形态有何意义？。