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【热力学与工程流体力学】流体静力学实验,雷诺实验,沿程阻力实验,丘里流量计流量系数测定,局部阻力系数的测定,稳态平板法测定材料的导热系数λ

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目录

实验一、流体静力学实验

实验二、 雷诺实验

实验三、 沿程阻力实验

实验三、丘里流量计流量系数测定

实验四,局部阻力系数的测定

实验一  稳态平板法测定材料的导热系数λ


实验一、流体静力学实验

(一)实验目的

1. 能够用测压计测量流体静压力;

2. 加深对位置水头、压力水头、测压管水头的理解;

3. 通过对诸多流体静力学现象的实验分析,进一步提高解决流体静力学复杂工程问题的能

力。

 

(三)实验原理

重力作用下的静力学方程:

(四)实验步骤

1.记录各测点的位置位置水头、压力水头和测压管的水头;

2.记录数据与水箱的液位高度作比较。

试验次数

位置水头

压力水头

测压管水头

1

21cm

28.4cm

49.4cm

2

12cm

29.6cm

41.6cm

3

11cm

28cm

39cm

水箱液位高度约为42cm,与测压管水头基本一致 

实验二、 雷诺实验

  • 一,概述

    1883 年英国科学家雷诺(Osbome Reynolds)在他著名的雷诺试验中揭示了流体流动存

在两种性质不同的型态——层流和紊流。这两种流态不仅流体质点的运动轨迹不同,其水流

内部结构也有着本质的差异。雷诺通过大量实验得出判断层流和紊流的标准——临界雷诺

数。

  • 二设备简图
  • (三)实验目的及意义

    1.了解流体流动的两种流态,并观察其临界状态及转变过程。

    2.测定上临界雷诺数 Re:

    (四)实验步骤

    水箱上水,并保持微小溢流,打亮灯箱,小开出水阀门和颜色水(可用红墨水)阀门,

    使颜色水成一条细线,此时为层流状态。逐渐开大出水阀门至颜色水线开始微微颤动,此时

    为临界状态,量测流量、水温,查表得运动粘性系数,即可求出上临界雷诺数:

    式中 d 为实验玻璃管内径,上临界雷诺数是一个不稳定的数值,>1200,甚至更大。因

    此 Re 就没有实际意义。

    3.测定下临界雷诺数 Re

    在上述实验基础上,将出水阀门继续开大,使颜色水完全混乱,达到紊流状态。在逐

    渐关小出水阀门,使颜色水恢复成细纹,说明水流又由紊流变成层流,量测流量、水温。计

    算下临界雷诺数。根据大量实验资料,下临界雷诺数是一个相当稳定的数值,约为 2300,因此在工程上都采用下临界雷诺数作为判别流动型态的标准。一般实验设备由于进水口、边界条件等不尽完善,很难达到这个标准,当 Re 超过 1000

    时,就进入紊流状态。

  • 实验数据:

    管道直径2cm   管道面积:3.14平方厘米

  • 试验次数

    流速v

    流量

    时间

    雷诺数

    1

    3.184cm/s

    500立方厘米

    50s

    636.8

    2

    11.37cm/s

    500立方厘米

    14s

    2274

    3

    8.68cm/s

    500立方厘米

    18.34s

    1736

则实验1是层流,实验2和试验3是紊流 

实验三、 沿程阻力实验

(一)实验目的

1.测定不同雷诺数 Re 时的沿程阻力系数λ

2.掌握沿程阻力系数的测定方法

(二)设备简图

(三)实验原理

在本实验中伯努利方程式可表示如下:

对Ⅰ、Ⅱ两断面列伯努利方程,可求得 L 长度上的沿程水头损失

用流量计测得流量,(仔细阅读流量计使用方法),并计算出断面平均流速,即可求得沿程阻力系数λ

(四)实验步骤

1.开泵,调节进水阀门,使测压管中出现 高差。

2.关闭进水阀门,测压管中水位应一平,如仍有高差,说明连接管中有气泡,应赶净。

3.用流量计测流量。

数据记录:

管长L=85cm,管道直径d=2cm,管道面积3.14平方厘米

次数

hf

流量

时间

流速

沿程阻力系数

1

0.4cm

500cm3

10.66s

14.9cm/s

0.8316

2

0.25cm

500cm3

29.34s

5.43cm/s

0.391

实验三、丘里流量计流量系数测定

(一)1.实验目的

(1).测定文丘里流量计的流量系数。

(2).验证伯努利方程的正确性。

(二)设备简图

(三)实验原理

在文丘里流量计入口 I~I 断面,在其喉部收缩段处取Ⅱ~Ⅱ断面,由于流量计系数水平

放置,则可列出上述两断面的伯努利方程如下,(不计水头损失):

(四)实验步骤

(1)准备工作:

① 记录仪器常数 d1,d2 并计算出 k 值。② 检查测压计液面是否水平(此时 Q=0),如果不在同一个水平面上,必须将橡胶管内空气排尽,使两测压管的液面处于水平状态,方能进行实验。③ 阀门 1、2 为实验阀门。可先调至较小开度。④ 文丘里流量计收缩断面(测点 2),经常处于负压状态,实验前应将连接胶管灌满水,才能进行实验,否则往里进气。

2.进行实验:

① 开泵,此时 1、2 测压管内应出现较小高差。② 缓慢开启阀门 1,使压差调到最大(如 2 号测压管中液位降得太低可关小阀门 2,使液位抬高。如测压计中液位太高,可用压气球加压,压低液位)。

注意事项:如出现测压管冒水现象,不必惊慌,可把阀门 2 全开、或停泵重做。

实验四局部阻力系数的测定

(一)实验目的

(1)测定阀门不同开启度时(全开、半开)的阻力系数。

(2)掌握局部水头损失的测定方法。

(二)设备简图

\

(三)实验原理

在本实验中伯努利方程式可表示如下:

(四)实验步骤

(1)开泵。调节进水阀门,使测压管 1、2、3、4 种出现压差,如管中液位太高,可用压

气球打压,使液位降低,以增加量测范围。

(2)先闭进水阀门,测压管中水位应一平,如不平,说明连接胶管中有气泡,应赶净后

再进行实验。

(3)用流量计量侧流量。

注意事项:如出现测压管冒水现象,不必惊慌,可把出水阀门全关或停泵重做。

数据记录:

管长L=85cm,管道直径d=2cm,管道面积3.14平方厘米

次数

hf

流量

时间

流速

沿程阻力系数

1

0.4cm

500cm3

10.66s

14.9cm/s

0.8316

2

0.25cm

500cm3

29.34s

5.43cm/s

0.391

实验一  稳态平板法测定材料的导热系数λ

一、实验目的和任务:

1、巩固和深化稳定导热过程的基本理论,学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。

2、设计测定材料导热系数的方法。

3、确定导热系数与温度的关系。

4、学会用电位差计及热电偶测量温度,用电位差计及标准电阻精确测定电功率。

二、实验原理:

导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料导热系数是各不相同的,对于同

一材料,导热系数还随着温度、压力、物质的结构和重度等因素而异。各种保温材料的导热系

数都用实验的方法来测定。稳态平板法就是一种应用一维稳态导热过程的基本原理,测定保温

材料导热系数的方法。

在稳态情况下,一维导热过程可直接由下面傅立叶定律求解:

  

大多数的工程材料的导热系数均与温度有关,见图 1-1。一般地说,导热系数与温度的关系

是曲线关系,而且对于非金属固体材料,导热系数大都随温度的增加而增大。但是在工程应用

中,当温度变化范围不大时,这种关系可近似认为是直线。如图 1- 1 所示,当在 t 1 与 t 2 区间

λ=f ( t )作为直线关系处理时,有

因此,只要创建一定的条件,使平板试件内维持一维稳态温度场,并测出δ、F、Q、t1 和

t2 等值,则可由式(1-5)求得 tm 下的导热系数λm。

根据不同温度条件下所确定的导热系数 λt 与对应的平均温度 t 就可以根据式(1-2)求得

λ0 和 b 之值,从而可确定λ-t 关系曲线。

三、实验装置及测量仪表

平板法测定绝热材料导热系数的实验装置如图 1-3 所示。试材 3 做成二块方形平板。尺寸为

   为使主电炉 1 所发生的热量全部能通过试材 3 ,并由冷却水套 4 中的冷却循环水所带走。

在主电炉的周围设有环形电炉 2 并使之与主电炉的温度相等。为了减少热损失,全部设备都放

在带有绝缘层的外壳中。

加热表面的温度 tw1(或 tW2)和冷却表面 tw3(或 tw4)都用热电偶来测定,为了控制环形电炉

的工作,在环形电炉上设置一环形铜板并使其温度与 Tw1(或 TW2)相等,可以通过自动控制装置,

调节环形电炉的电流,使环形电炉的铜板温度一直跟踪主加热表面的温度 tw1(tW2),直到最后达到

稳定平衡。

各热电偶点与转换按钮联接,可直接在直流数字电压表上读数。读出电压表上电压及电流

表上的电流;然后计算求得电功率

1.数据记录

平板面积A:30cm*30cm   平板厚度:3mm

次数

tw1

tw2

tw3

tw4

U(V)

I(A)

导热系数

1

23.7

22.9

22.4

22.2

10

0.99

0.165

2

27.4

25.6

25.9

25.5

20

2.05

0.854

3

42.3

35.7

41.7

34.2

30

3.04

1.448

Tm1=22.8  ,tm2=26.1 ,tm3=38.47

2关系图

3关系式

A=-0.045  入=-4.58

误差分析

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优质博文&#xff1a;IT-BLOG-CN 防走弯路为防止走弯路&#xff0c;强烈建议先仔细阅读以下加粗内容&#xff1a; 如果你的应用是因为公司最近降成本调小实例物理内存才出现docker oom&#xff0c;而之前从来没有出现过&#xff0c;那么大概率是堆内存太大导致&#xff0c;这种…...

动态导出word文件支持转pdf

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言一、功能说明二、使用步骤1.controller2.工具类 DocumentUtil 导出样式 前言 提示&#xff1a;这里可以添加本文要记录的大概内容&#xff1a; 例如&#xff…...

【文档搜索引擎】在内存中构造出索引结构(下)

文章目录 4.保存到磁盘中为什么要保存在磁盘中怎么保存操作步骤1. 前期准备2. 主要操作 5. 将磁盘中的数据加载到内存中Parser 类完整源码Index 类完整源码 4.保存到磁盘中 为什么要保存在磁盘中 索引本来是存储在内存中的&#xff0c;为什么要将其保存在硬盘中&#xff1f; …...

旅游资源系统|Java|SSM|VUE| 前后端分离

【技术栈】 1⃣️&#xff1a;架构: B/S、MVC 2⃣️&#xff1a;系统环境&#xff1a;Windowsh/Mac 3⃣️&#xff1a;开发环境&#xff1a;IDEA、JDK1.8、Maven、Mysql5.7 4⃣️&#xff1a;技术栈&#xff1a;Java、Mysql、SSM、Mybatis-Plus、VUE、jquery,html 5⃣️数据库可…...

如何用细节提升用户体验?

前端给用户反馈是提升用户体验的重要部分&#xff0c;根据场景选择不同的方式可以有效地提升产品的易用性和用户满意度。以下是常见的方法&#xff1a; 1. 视觉反馈 用户执行了某些操作后&#xff0c;需要即时确认操作结果。例如&#xff1a;按钮点击、数据提交、页面加载等。…...

容器设计模式:Sidecar

文章目录 容器设计模式&#xff1a;Sidecar 模式1. 什么是 Sidecar 模式&#xff1f;2. Sidecar 模式的原理2.1 工作机制2.2 常见用途 3. Sidecar 模式示例示例&#xff1a;日志收集 4. Sidecar 模式的架构图图例&#xff1a; 5. Sidecar 模式的优点6. Sidecar 模式的局限性7. …...