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化工原理实验指导书
实验一、雷诺流态实验
一、实验目的
1．观察层流、紊流的流态及其特征； 2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；
3．学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。
二、基本原理
流体在管道中流动存在两种流动状态，即层流与湍流。从层流过渡到湍流状态称为流动的转捩，管中流态取决于雷诺数的大小，原因在于雷诺数具有十分明确的物理意义即惯性力与粘性力之比。当雷诺数较小时，管中为层流，当雷诺数较大时，管中为湍流。所对应的雷诺数称为临界雷诺数。由于实验过程中水箱中的水位稳定，管径、水的密度与粘性系数不变，因此可用改变管中流速的办法改变雷诺数。
雷诺数 Re?du??
三、实验装置
实验装置如下图所示。
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1 化工原理实验指导书
1 自循环供水器 2 实验台 3 可控硅无级调速器 4 恒压水箱 5 有色水水管 6 稳水隔板 7 溢流板 8 实验管道 9 实验流量调节阀
供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3—5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。
四、实验步骤与注意事项
1．测记实验的有关常数。 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，并注入颜色水于实验管内使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态。然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征。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。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态； (2)待管中出现临界状态时，用重量法测定流量；
(3)根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较。偏离过大，需重测； (4)重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次； (5)同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。
注意：
a、每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟； b、关小阀门过程中，只许渐小，不许开大；
c、随出水流量减小，应适当调小开关(右旋)，以减小溢流量引发的扰动。 4．测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数l一2次。
五、实验报告
1、记录、计算有关常数 管径 d = cm 水温 t = C
2、整理、记录计算表
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实验次序 颜色水线形态 水重量 时间 流量 雷诺数 阀门开度 备注 增（↑）或减（↓） 实测下临界雷诺数（平均植）Rec= 注：颜色水形态指稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等。
六、思考题
1．流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速?
2．分析由层流过渡到湍流的机理何在?
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实验二、离心泵特性曲线测定
一、实验目的
1．使学生充分了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的工作方式和操作流程。 2．熟悉组成管路的各种管件、阀门，了解温度、压力、电功率、流量和转速等就地显示仪表及传感检测设备，掌握涡轮流量计的测量原理及使用方法。
3．测定恒定转速条件下泵的扬程(H)、轴功率(N)以及效率（η）与泵的流量(Q)之间的泵特性曲线。
二、基本原理
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是指在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。
1．扬程H的测定与计算
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：
pupuz1?1?1?H?z2?2?2??hf （1－1）
?g2g?g2g由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项?hf，速度平方差也很小故可忽略，则有 H?(z2?z1)?22p2?p1 ?g ?H0?H1(表值）?H2 （1－2）
式中： H0?z2?z1，表示泵出口和进口间的位差，m；和
ρ——流体密度，kg/m3 ； g——重力加速度 m/s2；
p1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa；
H1、H2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m； u1、u2——分别为泵进、出口的流速，m/s；
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