演示实验1 雷诺实验

1、 化工原理演示实验39 雷诺实验391 实验目的1观察流体在圆形直管内的两种不同流动型态，2. 确定临界雷诺数，3. 观察流体在圆形直管内作层流运动时的速度分布。392 实验内容和要求1. 观察层流和湍流现象，观察层流时的速度分布，2在高位槽液面稳定不变的情况下，测定从层流变为湍流时的临界Re和不同流动型态下的Re，393 实验原理流体的流动有两种不同的型态-层流和湍流，流体作层流运动时，流体质点仅作平行于管轴方向的直线运动，流体层之间无相互混合；流体作湍流运动时，流体质点在沿管轴方向流动的同时，还作杂乱无章的无规则运动。雷诺数是判断流体流动形态的特征数，当流体在圆管内流动时，雷诺数Re的计算

2、式为： （3-9-1）式中：d-管子内径，m, u-流速，m/s, -流体密度，kg/m3, -流体粘度，Pa·s由上式可以看出，一定温度的流体在特定的管路中流动时，雷诺数仅与流速有关，本实验通过改变水在管内的流速，观察流体在管内流动型态的变化。通常，Re<2000时，流动型态为层流，Re>4000时为湍流，2000<Re<4000时，有时为层流，有时为湍流，与环境有关。雷诺实验对外界环境要求较高，应该避免振动和高位槽液位波动等因素的影响。394 实验装置和流程雷诺实验装置和流程如图3-9-1和3-9-2所示，由图3-9-2可知，高位水槽6由自来水管供水，其中

3、设有进水稳流装置4和保持液位稳定的溢流槽5，多余的水由管7排入下水槽（保持有少许溢流即可）。高位玻璃瓶1中装有着色水，经阀2 注入管8 中心。3-9-1 雷诺实验装置图实验时打开水流量控制阀9，水即进入供观察用的玻璃管8中，经转子流量计10计量后排入下水槽。调节阀2 ，着色水即可通过细针进入玻璃管8的中心处。调节阀2 和阀门9，改变流体流速，可以在玻璃管中观察到不同的流动型态。当流量很小时，流体处于层流状态，着色水的流动呈一条直线；逐渐增加水流量，有色水线条先是开始抖动，继而被扰动而成波状前进；当水流量继续不断增大时，有色细线先变为螺旋前进，而后出现断裂、旋涡、混合，最后完全与水流混为一体，无

4、法分辨。 图3-9-2 雷诺实验装置流程图1.高位玻璃瓶，2.着色水流量控制阀，3.进水阀，4.进水稳流装置，5.溢流槽，6.高位水槽，7.溢流管，8.玻璃管，9.水流量控制阀，10.转子流量计，11排污阀。395 实验方法1.关闭高位槽排污阀11，打开进水阀3，向高位槽补水，使其始终保持有少许溢流，以维持液面恒定。2.关闭水流量控制阀9，打开着色水控制阀2，观察着色水在玻璃管中的状态，当着色水流出5cm长后，缓慢打开阀9，并使水流速度尽可能小，观察层流时的流速分布情况和着色水的流动情况。3.待层流稳定后，缓慢调节阀9，逐渐增大水的流量，观察着色水的流动有什么变化，并测定流量，计算不同流动型态时的雷诺数。整个实验过程中，宜维持少许溢流，以免液面波动，影响实验效果。396 实验数据处理（一）原始数据和处理结果设备编号： ,管子内径：26.5 mm, 水温： ，水的密度： kg/m3水的粘度： Pa·s. 表3-9-1 雷诺实验原始数据和计算结果表项目序号流速测定流动型态转子流量计读数流量V/L/s流速u/m/s公式计算的Re实际观察的现象流型123456（二）、思考题1.影响流体流动型态的