機(jī)械能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

機(jī)械能轉(zhuǎn)化試驗(yàn)試驗(yàn)匯報(bào)篇一：機(jī)械能轉(zhuǎn)化演示試驗(yàn)篇二：機(jī)械能轉(zhuǎn)化試驗(yàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?.觀測動(dòng)、靜、位壓頭隨管徑、位置、流量的轉(zhuǎn)變狀況，驗(yàn)證持續(xù)性方程和柏努利方程。2.定量考察流體流經(jīng)收縮、擴(kuò)大管段時(shí)，流體流速與管徑關(guān)系。3.定量考察流體流經(jīng)直管段時(shí)，流體阻力與流量關(guān)系。4.定性觀測流體流經(jīng)節(jié)流元件、彎頭的壓損狀況。二、大體原理化工生產(chǎn)中，流體的輸送多在密閉的管道中進(jìn)行，因此研究流體在管內(nèi)的流動(dòng)是化學(xué)工程中一種重要課題。任何運(yùn)動(dòng)的流體，仍然遵守質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，這是研究流體力學(xué)性質(zhì)的大體起點(diǎn)。1.持續(xù)性方程對于流體在管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的質(zhì)量守恒形式體現(xiàn)為如下的持續(xù)性方程：1??vdA??2??vdA（1－1）12按照平均流速的概念，有?1u1A1??2u2A2（1－2）即m1?m2（1－3）而對均質(zhì)、不可緊縮流體，?1??2?常數(shù)，則式（1－2）變成u1A1?u2A2（1－4）可見，對均質(zhì)、不可緊縮流體，平均流速與流通截面積成反比，即面積越大，流速越??；反之，面積越小，流速越大。對圓管，A??d/4，d為直徑，于是式（1－4）可轉(zhuǎn)化為2u1d1?u2d2（1－5）222.機(jī)械能衡算方程運(yùn)動(dòng)的流體除遵照質(zhì)量守恒定律之外，還應(yīng)知足能量守恒定律，依此，在工程上可深入獲得十分重要的機(jī)械能衡算方程。對于均質(zhì)、不可緊縮流體，在管路內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能衡算方程（以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)）為：upupz1?1?1?he?z2?2?2?hf（1－6）2g?g2g?g顯然，上式中各項(xiàng)均具有高度的量綱，z稱為位頭，u/2g稱為動(dòng)壓頭（速度頭），p/?g稱為靜壓頭（壓力頭），he稱為外加壓頭，hf稱為壓頭損失。有關(guān)上述機(jī)械能衡算方程的討論：理想流體的柏努利方程無黏性的即沒有黏性摩擦損失的流體稱為理想流體，就是說，理想流體的hf?0，若此時(shí)又無外加功加入，則機(jī)械能衡算方程變成：222upupz1?1?1?z2?2?2（1－7）2g?g2g?g式（1－7）為理想流體的柏努利方程。該式表明，理想流體在流動(dòng)進(jìn)程中，總機(jī)械能維持不變。（2）若流體靜止，則u?0，he?0，hf?0，于是機(jī)械能衡算方程變成22z1?p1p?z2?2（1－8）?g?g式（1－8）即為流體靜力學(xué)方程，可見流體靜止?fàn)顟B(tài)是流體流動(dòng)的一種特殊形式。3.管內(nèi)流動(dòng)分析根據(jù)流體流動(dòng)時(shí)的流速和其他與流動(dòng)有關(guān)的物理量（例如壓力、密度）是不是隨時(shí)間而轉(zhuǎn)變，可將流體的流動(dòng)提成兩類：穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)。持續(xù)生產(chǎn)進(jìn)程中的流體流動(dòng)，多可視為穩(wěn)定流動(dòng)，在動(dòng)工或停工階段，則屬于不穩(wěn)定流動(dòng)。流體流動(dòng)有兩種不一樣型態(tài)，即層流和湍流，這一現(xiàn)象最先是由雷諾（Reynolds）于1883年首先發(fā)現(xiàn)的。流體作層流流動(dòng)時(shí)，其流體質(zhì)點(diǎn)作平行于管軸的直線運(yùn)動(dòng)，且在徑向無脈動(dòng)；流體作湍流流動(dòng)時(shí)，其流體質(zhì)點(diǎn)除沿管軸方向作向前運(yùn)動(dòng)外，還在徑向作脈動(dòng)，從而在宏觀上顯示出紊亂地向各個(gè)方向作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。流體流動(dòng)型態(tài)可用雷諾準(zhǔn)數(shù)（Re）來判斷，這是一種無因次數(shù)群，故其值不會(huì)因采用不一樣的單位制而不一樣。但應(yīng)當(dāng)注意，數(shù)群中各物理量必需采用同一單位制。若流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，則雷諾準(zhǔn)數(shù)可用下式表達(dá)：Re?式中：Re—雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次；du??（1－9）d—管子內(nèi)徑，m；u—流體在管內(nèi)的平均流速，m／s；—流體密度，kg／m3；μ—流體粘度；Pa·s。式（1－9）表明，對于必然溫度的流體，在特定的圓管內(nèi)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅與流體流速有關(guān)。層流轉(zhuǎn)變成湍流時(shí)的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)，用Rec表達(dá)。工程上一般認(rèn)為，流體在直圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，當(dāng)Re≤XX時(shí)為層流；當(dāng)Re>4000時(shí)，圓管內(nèi)已形成湍流；當(dāng)Re在XX至4000范圍內(nèi)，流動(dòng)處在一種過渡狀態(tài)，也許是層流，也也許是湍流，或是兩者交替出現(xiàn)，這要視外界干擾而定，一般稱這一Re數(shù)范圍為過渡區(qū)。三、裝置流程該裝置為有機(jī)玻璃材料制作的管路系統(tǒng)，通過泵使流體循環(huán)流動(dòng)。管路內(nèi)徑為30mm，節(jié)流件變截面處管內(nèi)徑為15mm。單管壓力計(jì)1和2可用于驗(yàn)證變截面持續(xù)性方程，單管壓力計(jì)1和3可用于比較流體經(jīng)節(jié)流件后的能頭損失，單管壓力計(jì)3和4可用于比較流體經(jīng)彎頭和流量計(jì)后的能頭損失及位能轉(zhuǎn)變狀況，單管壓力計(jì)4和5可用于驗(yàn)證直管段雷諾數(shù)與流體阻力系數(shù)關(guān)系，單管壓力計(jì)6與5配合運(yùn)用，用于測定單管壓力計(jì)5處的中心點(diǎn)速度。在本試驗(yàn)裝置中設(shè)置了兩種進(jìn)了方式：一、高位槽進(jìn)料；二、直接泵輸送進(jìn)料，設(shè)置這兩種方式是為了讓學(xué)生有對比，當(dāng)然直接泵進(jìn)料液體是不穩(wěn)定的，會(huì)產(chǎn)生諸多空氣，這樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)有波動(dòng)，因此一般在搜集數(shù)據(jù)的時(shí)候提議采用高位槽進(jìn)料。四、試驗(yàn)環(huán)節(jié)1.先在下水槽中加滿清水，維持管路排水閥、出口閥關(guān)閉狀態(tài)，通過循環(huán)泵將水打入上水槽中，使整個(gè)管路中充斥流體，并維持上水槽液位必然高度，可觀測流體靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)各管段高度。2.通過出口閥調(diào)整管內(nèi)流量，注意維持上水槽液位高度穩(wěn)定（即保證整個(gè)系統(tǒng)處在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)），并盡量使轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)在刻度線上。觀測記錄各單管壓力計(jì)讀數(shù)和流量值。3.變化流量，觀測各單管壓力計(jì)讀數(shù)隨流量的轉(zhuǎn)變狀況。注意每變化一種流量，需予以系統(tǒng)必然的穩(wěn)流時(shí)間，方可讀取數(shù)據(jù)。4.結(jié)束試驗(yàn)，關(guān)閉循環(huán)泵，全開出口閥排盡系統(tǒng)內(nèi)流體，后來打開排水閥排空管內(nèi)沉積段流體。注意：（1）若不是長期運(yùn)用該裝置，對下水槽內(nèi)液體也應(yīng)作排空處置，防止沉積塵土，否則也許堵塞測速管。（2）每次試驗(yàn)開始前，也需先清洗整個(gè)管路系統(tǒng)，即先使管內(nèi)流體流動(dòng)數(shù)分鐘，檢查閥門、管段有無堵塞或漏水狀況。五、數(shù)據(jù)分析1.h1和h2的分析由轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量讀數(shù)及管截面積，可求得流體在1處的平均流速u1（該平均流速合用于系統(tǒng)內(nèi)其他等管徑處）。若忽視h1和h2間的沿程阻力，合用柏努利方程即式（1－7），且由于一、2處等高，則有：pupu1?1?2?2（1－10）?g2g?g2g其中，兩者靜壓頭差即為單管壓力計(jì)1和2讀數(shù)差（mH2O），由此可求得流體在2處的平均流速u2。令u2代入式（1－5），驗(yàn)證持續(xù)性方程。2.h1和h3的分析流體在1和3處，經(jīng)節(jié)流件后，雖然恢復(fù)到了等管徑，可是單管壓力計(jì)1和3的讀數(shù)差闡明了能頭的損失（即通過節(jié)流件的阻力損失）。且流量越大，讀數(shù)差越明顯。3.h3和h4的分析流體經(jīng)3到4處，受彎頭和轉(zhuǎn)子流量計(jì)及位能的影響，單管壓力計(jì)3和4的讀數(shù)差明顯，且隨流量的增大，讀數(shù)差也變大，可定性觀測流體局部阻力致使的能頭損失。4.h4和h5的分析直管段224和5之間，單管壓力計(jì)4和5的讀數(shù)差闡明了直管阻力的存在（小流量時(shí)，該讀數(shù)差不明顯，詳細(xì)考察直管阻力系數(shù)的測定可運(yùn)用流體阻力裝置），按照Lu2hf??（1－11）d2g可推算得阻力系數(shù)，然后按照雷諾準(zhǔn)數(shù)，作出兩者關(guān)系曲線。5.h5和h6的分析單管壓力計(jì)5和6之差指示的是5處管路的中心點(diǎn)速度，即最大速度uc，有u?h?c（1－12）2g考察在不一樣雷諾準(zhǔn)數(shù)下，與管路平均速度u的關(guān)系。2六、注意事項(xiàng)1.不要將泵出口調(diào)整閥啟動(dòng)過大，以防止水從高位槽沖出和致使高位槽液面不穩(wěn)定。2.流量調(diào)整閥需緩慢關(guān)小，以防止導(dǎo)致流量忽然下降，使測壓管中的水溢出。3.試驗(yàn)時(shí)必需排除管路系統(tǒng)內(nèi)的空氣。七、思索題1.在機(jī)械能轉(zhuǎn)化演示試驗(yàn)中,為何要維持高位槽水位恒定？2.水在水平異徑管中流動(dòng)時(shí)，流蘇與管徑的關(guān)系怎樣？3.若兩測壓截面距基準(zhǔn)面的高度不一樣，兩截面的靜壓差僅是有流動(dòng)阻力導(dǎo)致嗎？0.1λ0.01Re0篇三：流體流動(dòng)進(jìn)程機(jī)械能轉(zhuǎn)換試驗(yàn)流體流動(dòng)進(jìn)程機(jī)械能轉(zhuǎn)換試驗(yàn)1.h一、h2變截面持續(xù)性方程（內(nèi)徑：d1=30mm，變截面外徑d2=15mm）qvH1序號(hào)流量L/H12345611508706409501230290H2H1H2流速流速u1(m/s)U1d1^2*10^(-4)U2d2^2*10^(-4)u2(m/s)0.1.4.069355984.069355980.1.3.3.0.1.2.2.0.1.3.3.0.1.4.4.0.0.1.1.公式：u=qv/(Π/4)d2理論值：4u1=u2分析：流體為均質(zhì)、不可緊縮流體，持續(xù)性方程成立2.h一、h3流體經(jīng)節(jié)流件后壓頭損失關(guān)系流量序號(hào)qv(L/H)11150287036404950512306290流速u1(m/s)h1(cm)h3(cm)壓頭損失hf（cm）理論值hf（cm）0.0.0.0.0.0.96.298.710398.495.6101.89195.398.294.489.6101.45.23.44.8460.43.2.1.2.4.0.24873784分析：流速增大，壓頭損失增大，壓頭損失和速度的平方成正比3.h3、h4流體經(jīng)彎頭和流量計(jì)件后壓頭損失和位能轉(zhuǎn)變關(guān)系序號(hào)123456流量qv(L/H)11508706409501230290流速u1(m/s)h3(cm)h4(cm)位能差（cm）hf（cm）0.0.0.0.0.0.9195.398.294.489.6101.421.327.231.625.619.820.669.768.166.668.869.880.83.2.1.2.4.0.248737844.h4、h5直管段雷諾數(shù)和流體阻力系數(shù)關(guān)系流量序號(hào)qv(L/H)12345611508706409501230290阻力系數(shù)λ流速U1(m/s)h4(cm)h5(cm)=2hf/u^2Re=duρ/μhf=h4-h5（cm）（10^-2）0.21.319.814.6742160213498.305081.50.27.226.413.6744797110211.761240.80.31.630.825.269076417512.1002190.80.25.624.614.3354760311150.7737610.19.817.817.1032680514437.3176120.3635.2123.07031743403.9204120.8分析：Re足夠大時(shí)，λ與Re無關(guān)，只與流體流速平方成正比5.h五、h6單管