一、实验目的
观察及研究有压水流在玻璃圆管中的流动,并测定在不同流动状态下的雷诺数。
二、实验设备
主要是由恒水位水箱,透明玻璃圆管和加有色水的装置组成。如图所示,水箱能保持箱内之液体至一定的水位而使管中流动的液体为定常流。
装有色液体的叠瓶稍高于础箱液体自由水面。同时瓶内的有色液体重度与础箱的液体重度接近。有色液体沿细管顿流入水中放置在进口处有喇叭形开口的颁管中,颁管中液体流的流量由阀门1控制,而流量的大小由量筒与秒表、台秤测定与算得
水箱础内的液体自贰管进入,多余的液体从贵管溢走。
颁管流出的液体,经排水箱骋至水池。
为测得液体的运动粘滞系数,需用温度计测得水温。
叁、实验步骤
1、测定上临界雷诺数(使液体运动状态从层流转变到紊流)
(1)观察础箱内的水位是否稳定,同时是否达到一定的高度。
(2)使玻璃管内静止液体产生流动,故需打开阀门1时需注意水位的稳定,并保持一常数,故需同时调节贰管中流入的流量。
(3)使有色液体从叠瓶经细管顿流入玻璃管颁内,故需打开阀门2,使之流量适中,以使有色水流在颁管内保持一清晰的直线条。
(4)逐渐打开阀门1,测得流量,与此同时需密切注视颁管中有色水流的形状。
(5)如果当阀门1打开到一定程度,而使有色水流形状由直线开始摆动成为有较大的波形时,接着测量流量。从而算得上临界雷诺数
2、测量下临界雷诺数(使液体运动状态从紊流转变到层流)。
(1)继续上述实验,使阀门1再开大到使管中出现稳定紊流状态,此时有色水和水流混杂在一起。
(2)逐渐关小阀门1,(同时调节贰管中进入的流量使之水位稳定为一常数),测量流量并观察管中流动状态。
(3)继续关小阀门1,密切注视管中的有色水流形状,当它重新出现有规则的较小波形时,便马上测量其流量,算得下临界雷诺数。
四、基本原理及计算公式
英国物理学家雷诺首先用流动可视化的方法,证实了流体的流动状态有层流和紊流之分,而且通过大量实验建立了一个判别流态的准则数---雷诺数。凡雷诺数<2000的流动就是层流,>2000的流动就属于紊流了,在条件*的实验室中,当由层流向紊流过度时,可测得较高的上临界雷诺数。
1、雷诺数计算
式中: V——平均流速,m/s
——运动粘滞系数/蝉,按惫=蹿(迟)曲线查取。
——玻璃管C之内直径为2.5 cm 。
2、上临界雷诺数计算
式中:——上临界流速。
3、下临界雷诺数计算
式中:——下临界流速。
4、水的 v=f(t) 的曲线图表
五、注意事项
1、调节阀门1时,需要同时调节进水管贰的阀门,以便水箱中水位保持常数与稳定。
2、实验在近临界状态时调节要细心,观察要仔细。
3、实验进行时不得撞击系统设备。