热工基础实验指导书-流体力学实验.doc

《热工基础》课程 课程编号：438121 实 验 指 导 书 主撰人： 李艳 黎娇 爨璋瑜 审核人： 刘海力 物理与信息工程系 热能与动力工程专业教研室 二○一二 年四月  前 言 实验总体目标: 掌握热工基本知识、热工实验方法和热工实验技能 适用专业年级: 热能与动力工程；第三学期、第四学期 实验课时分配: 36学时 序号 实验项目 要求 类型 每组人数 实验 学时 1 常用热工仪表的使用 必 验证 2 2 2 空气定压比热测定实验 必 验证 2 2 3 二氮化碳PVT关系研究实验 必 验证 2 2 4 喷管特性实验 必 综合 2 4 5 雷诺和伯努利方程综合实验 必 验证 2 2 6 孔口与管嘴流量系数实验 必 综合 2 2 7 文丘里流量计及孔板流量计测定实验 必 综合 2 2 8 稳态法导热系数测量实验 必 研究 2 2 9 恒热流准稳态平板法测定材料热物性 必 研究 2 2 10 中温法向辐射时物体黑度测定实验 必 综合 2 2 11 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定实验 必 研究 2 4 13 换热器综合实验 必 综合 2 4 14 热电偶校验 必 研究 2 4 15 毕托管测速实验 必 综合 2 2  实验5 雷偌和伯努利方程综合实验 A雷诺实验 一、实验目的 1、观察流体在不同流动状态时流动质点的运动规律。 2、观察流体由层流变为紊流及由紊流变为层流的过渡过程。 3、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数即下临界雷诺数，学会其测定的方法。 二、实验设备及要求 本实验主要使用设备为：LBZ-1雷偌和伯努利方程综合实验台。 实验装置如图5-1所示。 图1雷偌和伯努利方程综合实验装置示意图 三、实验原理 流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱的水位恒定，即水头不变。如果管路中出水阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速，微启红颜色水阀门这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出水阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，液体的流动呈临界状态。如果将出水阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。表示 （5-1） 式中，为流速；为管路直径，=27mm；为水的运动粘性系数。 其中，流速有： （5-2） 式中，为流量；为管路的横截面积，有。 流量用体积法可测出，即在Δt 时间内流入量筒中流体的体积。 （5-3） 四、实验内容与步骤 1、实验前的准备 （1）打开进水阀门后，启动水泵，向恒水位水箱加水。 （2）在水箱的水位达到溢流水平，并保持一定的溢流。 （3）测量流体温度。 2、测定临界雷诺数 （1）将实验管中的水流调到较小的流速，将普通钢笔水倒进颜色水盒。开启下部小阀门，使颜色水从细管中流出，可此时，可看到实验观众的颜色水细流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流的横向流动，颜色水没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象，可再仔细调节上水阀门和尾部阀门，知道看到有色直线为止。） （2）缓慢地逐渐开大出水阀门，可观察到有色流线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，即象征为流体流动状态开始转换的临界状态（上临界点），此时的流速即为上临界流速。 （3）继续开大阀门，会出现流体质点的横向脉动，色线与水全部混合，此时流态为湍流。此后，缓慢地逐渐关小出水阀门，仔细观察试验管中的色液流动变化情况，当阀门关小到一定开度时，可看到试验管中色液出口处开始有有色脉动流线出现，但还没有达到转变为层流的状态，此时，即象征为湍流装变为层流的临界状态（下临界点）。继续关小阀门，实验管中会再次出现细直色线，流体流态变为层流。 （4）测定此时的流量，用记录水箱测量出水流的流量体积。重复三次，即可算出下临界雷诺数。 （5）将测试结果记入实验记录表中。 五、记录与计算 表5-1 测试结果记录表 次数 （m3） (m3/s) (m/s)