流体能量转(柏努利)演示实验.doc

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1、化工原理实验装置系列之流体能量转换(柏努利)演示实验装置实验指导书杭州言实科技有限公司2012.3目录一、实验目的3二、实验原理3三、实验装置4四、实验方法5流体能量转换(柏努利)演示实验一、实验目的1、加深对能量转化概念的理解;2、观察流体流经扩大管、缩小管段时,各截面上静压变化。二、实验原理对于不可压缩流体,在导管内作定常流动,系统与环境又无功的交换时,若以单位质量流体为衡算基准,由于导管截面上的流速不同,而引起相应静压头变化,其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述,即:式中:——每千克质量流体具有的位能,J/kg;——表示每千克质量流体具有的动能,J/kg;——表示每千克质量流体具有

2、的压强能,J/kg;——表示每千克质量流体在流动过程中的摩摖损失,J/kg。)若以单位重量流体为衡算基准时,则又可表达为mm水柱(2)式中:Z—流体的位压头,m液柱;P—流体的压强,Pa;u—流体的平均流速,m·s–1;ρ-流体的密度,kg·m–3;—流动系统内因阻力造成的能量损失,J·kg–1;H—流动系统内因阻力造成的压头损失,m液柱。因此,由于导管截面和位置发生变化引起流速变化,致使部分静[-压头转化成动压头,它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。三、实验装置如图1-1所示,本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管,沿程分四处设置压管

3、。每处测压管有一对并列的测压管组成,分别测量该截面处的静压头和冲压头。图1-1伯努利实验装置流程图图1-2实验导管结构图实验装置的流程如图1-1所示。液体稳压水槽流入实验导管,途径直径分别为19、42和19mm的管子,经过一段收缩段,再经过一个19mm内径弯管,最后排除出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量从转子流量计测定之。实验前,先将水充满低位储水箱,然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调节阀,并将水灌满稳压流水水箱,最后,设法排尽系统中的气泡。实验时,先启动循环水泵,然后依次开启出口阀和调节阀,水由低位储水箱被送入稳压溢流水箱。流经试验导管后再返回低位储水箱中。流体流量可由试验管出口调节

4、阀控制。泵出口阀控制溢流水箱的溢流量,以保持水箱内液面恒定,从而保证流动体系在整个实验过程中维持稳定流动。四、实验方法1、非流动体的机械能分布及其转换演示时,将泵的出口阀和试验导管出口的调节阀全部关闭,系统内的液体处于静止状态。此时,可观察到:试验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相同的,且其液面与溢流水箱内的液面平齐。2、流动体系的机械能分布及其转换启动循环水泵,将泵出口阀逐渐开启,调节流量至溢流水箱中有足够的溢流水溢出。缓慢地开启试验导管的出口调节阀,使导管内水开始流动,各测压管中的水柱高度将随之开始发生变化。可观察到:各截面上的水柱高度差随着流体流量的增大而增大。这说明,当流量加大

5、时,流体流过导管各截面上的流速也随之加大。这就需要更多的静压头转化为动压头,表现为每对测压管的水柱高度差加大。同时,各对测压管的右侧管中水柱高度则随流体流量增大而下降,这说明流体在流动过程中,能量损失与流体流速成正比。流速愈大,流体在流动过程中能量损失亦愈大。

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