伯努利方程流体能量转换实验ppt课件.ppt

伯努利方程伯努利方程——流体能量流体能量转换实验转换实验 化工原理化工原理实验实验教学研教学研讨讨室室一、实验目的n n实验实验察看流体流察看流体流动时动时的各种方式机械能相互的各种方式机械能相互转转化景象化景象. .n n实验验证实验验证不可不可紧缩紧缩流体的机械能衡算方程流体的机械能衡算方程( (柏努柏努利方程利方程).).二、根本原理n n对于不可紧缩流体对于不可紧缩流体, ,在导管内作稳定流动在导管内作稳定流动, ,系统与环系统与环境又无功的交换时境又无功的交换时, ,假设以单位质量流体为衡算基准假设以单位质量流体为衡算基准, ,那么为确定的系统即可列出机械能方程那么为确定的系统即可列出机械能方程: : 假设以单位分量流体为衡算基准时，那么又可表假设以单位分量流体为衡算基准时，那么又可表达为：达为：式中：式中： z--- z---流体的位流体的位压头压头，，m m液柱液柱 ；； p--- p---流体的流体的压强压强，，Pa;Pa; u--- u---流体的平均流速，流体的平均流速，m.s-1;m.s-1; ρ— ρ—流体的密度，流体的密度，kg.m-3 kg.m-3 Σhf--- Σhf---流体系流体系统统内因阻力呵斥的能量内因阻力呵斥的能量损损失失, J·kg-, J·kg-1;1; ΣHf--- ΣHf---流体系流体系统统内因阻力呵斥的内因阻力呵斥的压头损压头损失失,m,m液柱；液柱；下下标标1 1和和2 2 分分别为别为系系统统的的进进口和出口两个截面。

口和出口两个截面不可紧缩流体的机械能衡算方程，运用于各种不可紧缩流体的机械能衡算方程，运用于各种情况下可做适当简化，例如：情况下可做适当简化，例如：1.1.当流体为理想液体时，于是式〔当流体为理想液体时，于是式〔1 1〕和〔〕和〔2 2〕〕可简化为：可简化为：2 2当流体流经的系统为一程度安装的管道时，那当流体流经的系统为一程度安装的管道时，那么么 〔〔1 1〕和〔〕和〔2 2〕式又可简化为：〕式又可简化为：3.3.当流体处于静止形状时，那么〔当流体处于静止形状时，那么〔1 1〕和〔〕和〔2 2〕式〕式又又 可简化为：可简化为：或将上式改写为：或将上式改写为：这就是流体静力学根本方程三、实验安装 本实验安装主要有实验导管，稳压溢流水槽和三对测本实验安装主要有实验导管，稳压溢流水槽和三对测压管组成压管组成实验导管为一程度安装的变径圆管，沿程分三处装有实验导管为一程度安装的变径圆管，沿程分三处装有测压管每处测压管由一对并列的测压管组成，分别测压管每处测压管由一对并列的测压管组成，分别丈量该截面处的静压头和冲压头丈量该截面处的静压头和冲压头 实验安装的流程如图实验安装的流程如图1 1，液体由稳压水槽流入实验导管。

液体由稳压水槽流入实验导管途经直径分别为途经直径分别为20mm20mm、、30mm30mm和和20mm20mm的管子，最后排出的管子，最后排出安装流量直接由计时称量测定流量直接由计时称量测定 图图1 1 柏努力实验安装流程柏努力实验安装流程1.1.稳压水槽；稳压水槽；2.2.实验导管；实验导管；3.3.出口调理阀；出口调理阀；4.4.静压头丈量管；静压头丈量管；5.5.冲压头丈量管冲压头丈量管 四、实验步骤n n实验实验前，先前，先缓缓慢开启慢开启进进水水阀阀，将水充溢，将水充溢稳压稳压水槽水槽并并坚坚持有适量溢流水流出，使槽内液面平持有适量溢流水流出，使槽内液面平稳稳不不变变最后，最后，该该法排尽法排尽设备设备内的空气泡内的空气泡实验实验可按如下可按如下步步骤进骤进展：展：n n1.1.封封锁实验导锁实验导管出口管出口调调理理阀阀，察看和丈量液体，察看和丈量液体处处于静止形状下各于静止形状下各测试测试点〔点〔A,B,CA,B,C〕的〕的压强压强n n2.2.开启开启实验导实验导管出口管出口调调理理阀阀，察看比，察看比较较液体在流液体在流动动情况下的各情况下的各测试测试点点压头压头的的变变化。

化n n3.3.渐渐渐渐开启开启实验导实验导管出口管出口调调理理阀阀，丈量流体在不，丈量流体在不同流量下的各同流量下的各测试测试点的静点的静压头压头，，动压头动压头和和损损失失压压头头五、实验过程中本卷须知n n1.1.实验实验前一定要将前一定要将实验导实验导管和管和测压测压管中的空管中的空气泡排除干气泡排除干净净否那么会干否那么会干扰实验扰实验景象和丈量景象和丈量的准确性的准确性n n2.2.开启开启进进水水阀阀向向稳压稳压水槽注水，或开关水槽注水，或开关实验实验导导管出口管出口调调理理阀时阀时，一定要，一定要缓缓慢的慢的调调理开启理开启程度，并随程度，并随时时留意留意设备设备内的内的变变化n n3.3.实验过实验过程中程中须须根据根据测压测压管量程范管量程范围围，确定，确定最小和最大流量最小和最大流量n n4.4.为为了便于察看了便于察看侧压侧压管的液柱高度，可在管的液柱高度，可在实实验测验测定前，向各定前，向各侧压侧压管滴入几滴管滴入几滴红红墨水六、实验记录及数据处置 1.丈量并记录实验根本参数 流体种类： 实验导管内径： dA=Φ mm dB=Φ mm dC=Φ mm 实验系统的总压头：H= mmH2O2.2.非流动体系的机械能分布及其转换非流动体系的机械能分布及其转换〔〔1 1〕实验数据记录：〕实验数据记录：实验序号（列）实验序号（列）1 12 23 34 45 5行行水的温度水的温度T/℃T/℃1 1水的密度水的密度ρ/(kg/mρ/(kg/m3 3) )2 2各静各静压头压头测量测量管的管的水柱水柱高度高度A A点点r rA A/mm/mm3 3B B点点r rB B/mm/mm4 4C C点点r rC C/mm/mm5 5〔〔2 2〕实验数据整理：〕实验数据整理：实验序号（列）实验序号（列）1 12 23 34 45 5行行各测各测试点试点的静的静压头压头A A点点（（p pA A/ρ/ρ））/m/m1 1B B点点（（p pB B/ρ/ρ））/m/m2 2C C点点（（p pC C/ρ/ρ））/m/m3 3各静各静压头压头测量测量管的管的水柱水柱高度高度A A点点p pA A/Pa/Pa4 4B B点点p pB B/Pa/Pa5 5C C点点p pC C/Pa/Pa6 63.3.流动体系的机械能分布及其转换流动体系的机械能分布及其转换(1)(1)实验数据记录实验数据记录实验序号实验序号（列）（列）1 12 23 34 45 56 6行行水的流量水的流量q qm m/(kg/s)/(kg/s)1 1各各静静压压头头测测量量管管的的水水柱柱高高度度A A点点 h hA A/mm/mm2 2B B点点 h hB B/mm/mm3 3C C点点 h hC C/mm/mm4 4各冲各冲压头压头测量测量管的管的水柱水柱高度高度A A点点 R RA A/mm/mm5 5B B点点R RB B/mm/mm6 6C C点点 R RC C/mm/mm7 7各阶各阶段损段损失压失压头的头的水柱水柱高度高度A A点点h h(1-(1-A)A)/mm/mm8 8B B点点 h h(1-(1-B)B)/mm/mm9 9C C点点 h h(1-(1-C)C)/mm/mm1010〔〔2 2〕实验数据整理；〕实验数据整理；实验序号（列）实验序号（列）1 12 23 34 45 56 6行行各测试各测试点的静点的静压头压头A A点点 （（p pA A/ρg/ρg））/m/m1 1B B点点 （（p pB B/ρg/ρg））/m/m2 2C C点点 （（p pC C/ρg/ρg））/m/m3 3各测试各测试点的动点的动压头压头A A点点 (u(u2 2A A/2g)/m/2g)/m4 4B B点点 (u(u2 2B B/2g)/m/2g)/m5 5C C点点 (u(u2 2C C/2g)/m/2g)/m6 6各测各测试点试点的冲的冲压头压头A A点点 H Hf(1-f(1-A)A)/m/m7 7B B点点 H Hf (1-f (1-B)B)/m/m8 8C C点点 H Hf (1-f (1-C)C)/m/m9 9各测各测试点试点的总的总压头压头A A点点 H HA/A/m m1 10 0B B点点 H HB B/m/m1 11 1C C点点 H HC C/m/m1 12 2七七 、、 实验结果及问题讨论实验结果及问题讨论 1.验证流体静力学方程； 2.验证流动流体的机械能衡算方程； 3.问题讨论〔1〕封锁出口调理阀，可以察看到，实验导管上的一切测压管中的水柱高度都是一样的〔H〕，这一景象阐明什么？这一高度的物理意义又是什么？〔〔2 2〕翻开出口〕翻开出口调调理理阀阀，察看各截面上右，察看各截面上右侧测压侧测压管中管中的液位高度的液位高度H H，，，，问问：：①H①H的物理意的物理意义义是什么？是什么？②②对对于同一点而言，于同一点而言，为为什么什么H>H,?H>H,?这这一景象一景象阐阐明了什明了什么？么？③③为为什么什么间间隔隔稳压稳压水草越水草越远远，〔，〔H-HH-H，〕差距，〕差距越大？越大？这这一差一差值值的物理意的物理意义义是什么？是什么？④④各截面上各截面上右右侧测压侧测压管中的液面高度能否相等？管中的液面高度能否相等？为为什么？什么？〔〔3 3〕当不断开大〕当不断开大调调理理阀时阀时，流速增大，，流速增大，动压头应该动压头应该增大，增大，为为什么各截面右什么各截面右侧测压侧测压管的液位从管的液位从A A截面至截面至C C截面反而下降？截面反而下降？4.4.试试列列举举出利用能量出利用能量转换转换的原理的原理强强化流体流化流体流动过动过程程的例子的例子2-32-3个。