ZY-LN 雷诺实验装置
 

 

 

商品描述：

实验目的：
1、观察流体在管内流动的两种不同型态。
2、观察滞流状态下管路中流体速度分布状态。
3、测定流动形态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。
主要配置：
有机玻璃水槽、示踪剂盒、示踪剂流出管、细孔喷嘴、玻璃观察管、计量水箱、不锈钢框架。
技术参数：
1、有机玻璃水槽：大于30L。
2、玻璃观察管：Φ20mm。
3、计量水箱：容积大于8L。
4、指示液为红墨水或其它颜色鲜艳的液体。
5、框架为不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单,操作方便。
6、外形尺寸：1200×450×1300mm。



相关实验

雷诺实验
1、实验演示及雷诺实验装置


2、实验规范
1.每次实验必须按时到达。对实验室内雷诺实验装置应加以爱护，室内保持清洁。实验前应了解实验仪器的功用及使用方法。实验完毕，须将仪器整理后交还原处。

2.无故缺席一次者，本实验课程作不及格论，因故请假者须于实验前或后报告指导教师并请示补做办法，否则以无故缺席论。

3.实验前应到校教材科购买相关实验指导书并进行预习，了解相关实验内容、实验方法和实验步骤，未预习实验指导书之前不得参加实验。

4.实验期间应听从指导教师的指导，相互间通讯宜采用手势信号，切忌高声叫嚷，妨碍他人进行实验。

5.每组（项）实验人数以 4～6人为宜，实验的各项工作有可能时应轮流担任，务使每人均能了解实验过程中的每一步骤。

6.实验记录数据应于实验结束后交给指导教师查阅，经指导教师认可后方可开始进行数据处理，如实验结果误差太大时，应详细检查原因，和指导教师商讨处理方法。

3、实验基础知识
一、流体力学实验的重要意义

水力学是研究液体（主要是水）的平衡和运动规律及其应用的科学，水力学是流体力学学科的重要组成部分。

由于液体流动的运动规律非常复杂，还不能完全由理论研究方法来解决所有实际问题，许多未知的流体运动规律还须通过实验研究来探索和发现；另外，理论研究得到的流体运动规律还应通过实验来加以验证和补充。如果我们能用实验方法把自然现象在实验室内重复进行，观察其中的物理本质，再根据因次分析和相似理论得出其中的分析关系或曲线图表，就可把这些结果应用到工程实际中。

实验是理论和实践的初步结合，通过实验能增加我们的感性知识，帮助我们记忆和巩固所学到的理论知识，并培养我们从事科学实验的技能，因而在实验时应注意实验过程中出现的情况和它所运用到的理论，检验它是否和所学到的理论知识相符合。

 

二、水的基本物理性质

1、水在 4℃时的密度 

2、水的粘性系数随温度而变化，其动力粘性系数：（Pa·s）

　式中为温度t=0℃时的动力粘性系数 （Pa·s）

　运动粘性系数 ν = ，它与温度的关系为：（㎝×㎝ /s） ν 0 =0.01792（cm 2 /s）

　式中 ν 0 为水在温度 t = 0℃时的运动粘性系数。

　ν 随温度 t变化的关系曲线如下图所示

3、在本实验室内，水的压强通常用液柱高度（ mmHg、mmH2O）来表示，常用的压强计量单位之间的　换算关系如下：

　1mmHg = 133.3224 (Pa) 1mmH2O = 9.80665 (Pa)

　1at (工程大气压) = 98066.5（Pa）= 735.56 (mmHg) = 10000 (mmH2O)

　1atm (标准大气压) = 101325（Pa）=760 (mmHg) =10332.28 (mmH2O)

　　水的压强采用测压管、U型管测压计来测量，读取液柱高度数据时，应正视测压管中的液柱面，这样才能读数准确；在用U型管测压计测量压差时，玻璃管的毛细现象对读数的影响可以忽略；当测量多点压强或压强波动较大时，应采用瞬时读数法读取数据。

4、液体的流量测量，通常在实验室中采用下列方法：①体积量法：用带有刻度的量杯和秒表来测量②重量法：用盛水铁桶、磅秤和秒表来测定；③差压法：用皮托管、文氏管、管中隔片和差压计的组合来测定；④堰流法：利用各种形式的水堰来测定；⑤其它的机械方法来测量等。

　必须指出，后三者是间接测量方法，需要前两者来校正。
4、雷诺数实验指导书

Ⅰ、 实验目的：

　　观察液体在管道中的流动状态（层流、紊流及其转变情况）并测定下临界雷诺数Re c 。

Ⅱ、实验设备简图

　使用仪器设备：

　1、雷诺实验台1套； 2、酒精温度计1只；3、秒表1只(1/10 秒 ) ；4、玻璃量杯1只（刻度为1000ml ）

Ⅲ、实验原理

　　流体在管道中流动，产生两种不同的流态即层流和紊流。研究表明：流体流动处于不同的流态时，　其流速分布和流动方向具有较大的差异，因而呈现出不同的流动阻力。

1、层流

　　管道中流动的流体，当其流动 Re数较小而不超过其临界值时，支配流动的主要因素是粘性力。管　内流体质点受到这种粘性力的作用，只可能沿运动方向减速或加速而不会偏离其原来的运动方向，各流　体质点不发生各向混杂，流动呈现规则的有秩序的成层流动，这就是层流。如图a所示。

2、紊流

　　当管道中流体流动 Re数增大甚至超过其临界值时，惯性力逐渐取代粘性力而成为支配流动的主要　因素。沿流动方向的粘性力对质点的束缚作用降低，质点向其他方向运动的自由度增大，因而容易偏离　其原来的运动方向，形成无规则的脉动混杂甚至产生可见尺度的涡旋，这就是紊流。如图c所示。

　　介于层流与紊流之间的流态称为过渡流态，如图 b所示。

　　在本实验中，颜色水随玻璃管内主流一起　流动，颜色水流线代表了管内主流的流动状态。

3、下临界雷诺数Rec的测定

　　由流体力学可知：层流紊流流态的判别标准就是下临界雷诺数 Re c ， 可表示为

，式中 d为玻璃管内径；ν 为流体的运动粘性系数，μ为流体的动力粘性系数为流体的密度，三者之间的关系为 ν ；V c 为流体的临界速度。

　　实验中，玻璃导管内径是已知的；水的运动粘性系数 ν 与温度的关系为：（㎝×㎝/s）ν 0 =0.01792（cm×㎝/s）使用温度计测量出实验流体的温度 t，根据上式即可求出 ν 值。也可由温度 t查“实验基础知识”中对应图表求得 ν 值。

　　V c 的测量方法是用量杯和秒表测量出流体在临界状态时一段时间内的体积，该流体体积除以所用时间得到单位时间流体体积即流量Q c ,再由V c 求出临界速度V c 。这里A为玻璃导管的有效截面积。

Ⅳ、实验步骤

　1、开启进水开关，向水箱内注水。到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定（为保　证水的紊流度充分降低，该项工作应在实验之前 24小时进行）。在实验期间如出现水位变化时，应缓慢　调节进水开关确保水箱内水位稳定。

　2、开亮日光灯，打开玻璃管放水开关，待管内空气排出后，松开颜色水开关使颜色水随玻璃管内主流　一起流动。此时可见管内水流处于紊流状态。

　3、缓慢关小放水开关，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此时即　为紊流转变为层流的下临界状态。用量杯和秒表测量此时的流量。

　4、开大放水开关，使玻璃管内水流变为紊流状态；重新缓慢关小放水开关，待玻璃管内颜色水变为一　条直线时，用量杯和秒表测量此时的流量。

　5、重复步骤 4. 七次，分别测量出对应的临界流量。

　6、实验完成后，关闭颜色水开关、日光灯开关及进水开关；打开水箱排水开关和玻璃管放水开关，将　水箱内的水全部放尽；将实验仪器整理好后放回指定位置；整理实验数据，按规定格式撰写实验报告。

　附：使用自循环流动实验仪（雷诺实验仪）实验步骤

　自循环雷诺实验仪如图所示，各部件名称见图注。
 

1、测记本实验有关的常数。

　2、观察两种流态：打开开关 3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于　　管道内，使颜色水流成一条直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流层流流态；然后逐步开大调节　　阀9，通过颜色水直线的变化观察水流从层流到紊流变化的水力特征；待管中出现完全紊流后再逐步　　关小调节阀，观察水流由紊流转变为层流的水力特征。

　3、测定下临界雷诺数

　（1）将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到实验色水在全　　管刚刚拉成一条直线状态时，即为下临界状态。注意每调节一次阀门，均须等待稳定几分钟。

　（2）待管中出现临界状态时，用体积法测定流量。

　（3）重新开大调节阀，使管内流动形成完全紊流，按上述步骤重复测量6～7次。

Ⅴ、实验预习思考题

　1、为什么要用 Rec来判断流态而不用Vc来判断？

　2、当流量保持不变，玻璃导管直径改变时，沿导管之 Re数是否改变？怎样改变？

　3、如用不同直径的导管，或用不同的液体， Vc和Rec是否改变？