實驗一機械能轉(zhuǎn)化實驗指導(dǎo)書(含演示操作)

機械能轉(zhuǎn)化實驗第5頁共6頁德州學(xué)院化學(xué)系機械能轉(zhuǎn)化演示實驗一、實驗?zāi)康?.觀測動、靜、位壓頭隨管徑、位置、流量的變化情況，驗證連續(xù)性方程和柏努利方程。2.定量考察流體流經(jīng)收縮、擴大管段時，流體流速與管徑關(guān)系。3.定量考察流體流經(jīng)直管段時，流體阻力與流量關(guān)系。4.定性觀察流體流經(jīng)節(jié)流件、彎頭的壓損情況。二、基本原理化工生產(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)的流動是化學(xué)工程中一個重要課題。任何運動的流體，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)的基本出發(fā)點。1.連續(xù)性方程對于流體在管內(nèi)穩(wěn)定流動時的質(zhì)量守恒形式表現(xiàn)為如下的連續(xù)性方程：（1－1）根據(jù)平均流速的定義，有（1－2）而對均質(zhì)、不可壓縮流體，，則式（1－2）變?yōu)椋?－3）可見，對均質(zhì)、不可壓縮流體，平均流速與流通截面積成反比，即面積越大，流速越?。环粗?，面積越小，流速越大。對圓管，，為直徑，于是式（1－3）可轉(zhuǎn)化為（1－4）2.機械能衡算方程運動的流體除了遵循質(zhì)量守恒定律以外，還應(yīng)滿足能量守恒定律，依此，在工程上可進(jìn)一步得到十分重要的機械能衡算方程。對于均質(zhì)、不可壓縮流體，在管路內(nèi)穩(wěn)定流動時，其機械能衡算方程（以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)）為：（1－5）顯然，上式中各項均具有高度的量綱，稱為位頭，稱為動壓頭（速度頭），稱為靜壓頭（壓力頭），稱為外加壓頭，稱為壓頭損失。關(guān)于上述機械能衡算方程的討論：（1）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，若此時又無外加功加入，則機械能衡算方程變?yōu)椋海?－6）式（1－6）為理想流體的柏努利方程。該式表明，理想流體在流動過程中，總機械能保持不變。（2）若流體靜止，則，，，于是機械能衡算方程變?yōu)椋?－7）式（1－7）即為流體靜力學(xué)方程，可見流體靜止?fàn)顟B(tài)是流體流動的一種特殊形式。（3）若忽略h1和h2間的沿程阻力，且由于1、2處等高，則有：（1－8）其中，兩者靜壓頭差即為單管壓力計1和2讀數(shù)差（mH2O）3.管內(nèi)流動分析按照流體流動時的流速以及其它與流動有關(guān)的物理量（例如壓力、密度）是否隨時間而變化，可將流體的流動分成兩類：穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動。連續(xù)生產(chǎn)過程中的流體流動，多可視為穩(wěn)定流動，在開工或停工階段，則屬于不穩(wěn)定流動。流體流動有兩種不同型態(tài)，即層流和湍流，可用雷諾準(zhǔn)數(shù)（Re）來判斷。若流體在圓管內(nèi)流動，則雷諾準(zhǔn)數(shù)可用下式表示：（1－9）式中：Re—雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次；七、注意事項1.若不是長期使用該裝置，對下水槽內(nèi)液體也應(yīng)作排空處理，防止沉積塵土，否則可能堵塞測速管。2.每次實