化工基础实验 流体流动型态及临界
化工原理—第一章流体流动
化工原理—第一章流体流动流体流动是化工工程中的重要内容之一，是指在一定的条件下，流体沿特定的路径进行移动的现象。
流体流动在化工工程中有着广泛的应用，例如在管道输送、搅拌、混合、分离等过程中都会涉及到流体的流动。
流体流动的研究内容主要包括流体的运动规律、流体的运动特性以及流体流动对设备和工艺的影响等方面。
在化工原理中，主要关注的是流体的运动规律和运动特性，以便更好地了解流体的性质和行为。
在理解流体流动性质前，首先需要了解流体分子的间隙结构。
一般来说，液体的分子之间距离较小，存在着较强的分子间吸引力，因此液体的分子有较强的凝聚力，可以形成一定的表面张力。
而气体的分子之间距离较大，分子间的相互作用力比较弱，因此气体的分子呈现无规则的运动状态。
流体流动有两种基本形式，即连续流动和非连续流动。
连续流动是指流体在管道或通道内以连续的形式流动，比较常见的有层流和湍流两种形式。
层流是指流体在管道中以层层相叠的方式流动，流速和流向都比较均匀，流线呈现平行或近似平行的形式。
层流特点是流动稳定，流速变化不大，并且流体分子之间相互滑动。
而湍流是指流体在管道中以旋转、交换和混合的方式流动，流速和流向变化较大，流线呈现随机分布的形式。
湍流特点是流动动荡，能量损失较大，并且流体分子之间会发生相互的碰撞。
流体流动的运动规律受到多种因素的影响，其中包括流体的黏度、密度、流速、管道尺寸、摩擦力等。
黏度是流体流动中的一个重要参数，它反映了流体内部分子之间相互作用的强度。
密度是流体流动中的另一个重要参数，它反映了单位体积内流体分子的数量。
流速是指流体单位时间内通过其中一横截面的体积。
流体流动对设备和工艺的影响也十分重要。
例如在管道输送过程中，流体的流速和流体动能的传递与损失会影响到输送效果和能耗；在搅拌过程中，流体的流动对传质和传热起着重要作用；在分离过程中，流体的流动会影响到分离设备的设计和操作。
因此，对流体流动的研究和掌握对于化工工程的设计和操作都具有重要意义。
化工原理管内流体流动现象
二、边界层的分离
B
A
S
A →C：流道截面积逐渐减小，流速逐渐增加，压 力逐渐减小（顺压梯度）；
C → S：流道截面积逐渐增加，流速逐渐减小，压 力逐渐增加（逆压梯度）；
S点：物体表面的流体质点在逆压梯度和粘性剪应 力的作用下，速度降为0。
SS’以下：边界层脱离固体壁面，而后倒流回来， 形成涡流，出现边界层分离。
f ( p,T )
液体 : f (T ) T ↑ → ↓ 气体 : 一般 f (T ) T ↑ → ↑
超高压 f ( p,T ) p ↑ → ↑
2. 粘度的单位 SI制：Pa·s 或 kg/(m·s) 物理制：cP(厘泊） 换算关系 1cP＝10-3 Pa·s
3.运动粘度
管截面上的平均速度 :
R.
u VS A
0
u 2rdr R 2
1 2
umax
层流流动平均速度为管中心最大速度的1/2。
u ( p1 p2 ) R2
8l
u ( p1 p2 ) R2
8l
p1
p2
8lu
R2
32lu
d2
哈根－泊谡叶方程
（3）
二、湍流时的速度分布
.
剪应力 ： ( e) d u
dy
e为湍流粘度，与流体的流动状况有关。
湍流速度分布 的经验式：
.
u
umax1
r R
n
1.3.4 流体流动边界层
一、边界层的形成与发展 流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域，
即流速降为主体流速的99％以内的区域。
边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。
流体在平板上流动时的边界层：
界层区（边界层内）：沿板面法向的速 度梯度很大，需考虑粘度的影响，剪应力不 可忽略。
化工原理之流体流动概述
化工原理之流体流动概述引言流体流动是化工领域中至关重要的一部分，它涉及到许多的应用，比如管道输送、泵的设计、混合和分离等等。
在化工工程中，流体的流动特性对于工艺的操作和效率至关重要。
本文将简要介绍化工原理中流体流动的概念、分类、流动参数以及相关的实际应用。
流体的定义流体是指无固定形状和容积，可以流动的物质。
在化工领域中，常见的流体包括气体和液体。
与固体不同，流体具有较弱的分子间相互作用力，因此可以在容器内自由地流动。
流体流动的分类根据物质流动的性质，流体流动可以分为稳定流动和非稳定流动。
稳定流动是指流体在相同截面上的流速分布保持恒定，其特点是流速和流量均随位置不变。
非稳定流动则相反，流速和流量随位置而变化。
另外，流体流动还可以分为层流和湍流。
层流是指流体沿着平行层面流动，并且每一层内的流速分布保持均匀。
在层流中，不同层之间的流体不相互混合。
湍流则是指流体流动时出现的紊乱不规则的状态，流速分布不均匀且经常发生变化。
流体流动的参数对于流体流动的描述，常用的参数包括流速、流量、雷诺数和黏度等。
流速流速是指流体在单位时间内通过某一截面的体积。
流速可以通过体积流量和截面积之间的关系计算得出。
流量流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积。
它可以通过以下公式计算：流量 = 流速 × 截面积雷诺数雷诺数是判断流体流动状态的重要参数，它描述了流体内部的分子相互作用和流体流动的惯性之间的比例关系。
当雷诺数小于临界值时，流体流动属于层流状态；当雷诺数大于临界值时，流体流动属于湍流状态。
黏度黏度是流体流动性质的重要指标，它表示流体内部分子之间黏附力的大小。
黏度越大，流体的粘稠度就越高，流动阻力也越大。
在化工工程中，黏度是设计和操作过程中需要考虑的一个重要参数。
流体流动的应用流体流动在化工工程中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：管道输送在化工领域中，流体常常需要从一个地方输送到另一个地方。
管道输送是一种常见的方法，通过合理地设计管道系统、选择适当的泵和控制流量，可以实现高效、稳定的流体输送。
化工原理流体流动
化工原理流体流动化工原理中的流体流动是一个非常重要的概念，它涉及到化工工艺中许多关键环节，如管道输送、反应器内流动、搅拌反应等。
流体流动的研究不仅可以帮助我们更好地理解化工过程中的现象，还可以指导工程实践，提高工艺效率，降低能耗成本。
本文将从流体流动的基本原理、流体力学方程、流体流动的类型以及流动特性等方面进行探讨。
首先，我们需要了解流体流动的基本原理。
流体力学是研究流体静力学和动力学规律的学科，其中流体流动是动力学的重要内容。
流体流动的基本原理包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等。
质量守恒原理指出在流体流动过程中，单位时间内通过任意截面的流体质量不变；动量守恒原理指出在流体流动中，单位时间内通过任意截面的动量不变；能量守恒原理指出在流体流动中，单位时间内通过任意截面的能量不变。
这些基本原理为我们理解流体流动提供了重要的理论基础。
其次，我们需要了解流体力学方程。
流体力学方程是描述流体运动规律的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。
连续方程描述了流体的质量守恒规律，动量方程描述了流体的动量守恒规律，能量方程描述了流体的能量守恒规律。
通过这些方程，我们可以定量地分析流体流动的特性，为工程设计和优化提供依据。
接下来，我们需要了解流体流动的类型。
根据流体的性质和流动状态，流体流动可以分为层流和湍流两种类型。
层流是指流体在管道内沿着同一方向以相对较小的速度均匀流动的状态，流线呈直线状并且不会相互交叉。
湍流是指流体在管道内以不规则的、混乱的方式流动的状态，流线呈曲线状并且会相互交叉。
不同类型的流体流动具有不同的特性，需要采用不同的方法进行研究和控制。
最后，我们需要了解流体流动的特性。
流体流动的特性包括速度分布、流动阻力、流体混合等。
速度分布描述了流体在管道内的速度分布规律，可以通过实验和模拟计算进行研究。
流动阻力是指流体在管道内流动时受到的阻力，它与管道的几何形状、流体的黏度等因素有关。
流体混合是指不同流体在管道内的混合过程，它对于化工反应器内的反应效果具有重要影响。
流体流动形态实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过观察和分析流体在不同条件下的流动形态，了解层流、湍流和过渡流的特点，掌握判断流体流动形态的方法，并验证雷诺数在判断流体流动形态中的作用。
二、实验原理流体在管道中的流动形态分为层流、湍流和过渡流三种。
层流是指流体流动时，各层之间没有横向混合，流体质点沿直线运动；湍流是指流体流动时，各层之间发生横向混合，流体质点运动速度和方向不断变化；过渡流是指层流和湍流之间的不稳定流动状态。
雷诺数（Re）是判断流体流动形态的重要参数，其计算公式为：Re = (ρ v d) / μ其中，ρ为流体密度，v为流体流速，d为管道直径，μ为流体动力粘度。
当Re < 2000时，流体呈层流；当2000 < Re < 4000时，流体呈过渡流；当Re > 4000时，流体呈湍流。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：流体流动形态实验装置、流量计、压差计、计时器、秒表、温度计、水表等。
2. 实验材料：清水、空气、油等。
四、实验步骤1. 将实验装置连接好，确保管道密封性良好。
2. 打开水源，调节流量，使流体在管道中流动。
3. 使用流量计和压差计测量流体流速和压差。
4. 根据测量结果计算雷诺数。
5. 观察流体流动形态，判断其属于层流、湍流还是过渡流。
6. 重复步骤2-5，分别改变流量、温度、管道直径等条件，观察流体流动形态的变化。
五、实验结果与分析1. 在低流速、小直径管道中，流体呈层流。
此时，流体质点沿直线运动，各层之间没有横向混合。
2. 在高流速、大直径管道中，流体呈湍流。
此时，流体质点运动速度和方向不断变化，各层之间发生横向混合。
3. 在中等流速、中等直径管道中，流体呈过渡流。
此时，流体流动形态不稳定，介于层流和湍流之间。
通过实验，验证了雷诺数在判断流体流动形态中的作用。
当雷诺数小于2000时，流体呈层流；当雷诺数大于4000时，流体呈湍流；当雷诺数介于2000和4000之间时，流体呈过渡流。
化工原理流体流动总结
化工原理流体流动总结1. 引言流体流动是化工过程中一个非常重要的基本行为，对于化工工程师来说，了解流体的流动规律和特性是非常关键的。
本文将对化工原理中流体流动的一些基本原理进行总结和概述。
2. 流体的基本性质在研究流体流动之前，我们首先需要了解流体的基本性质。
流体是一种物质状态，具有两个基本特征：能够流动和没有固定形状。
流体可以分为液体和气体两种，液体的分子之间存在着较强的分子间吸引力，而气体的分子间距离较大，分子间作用力相对较弱。
3. 流动的基本原理流动涉及到流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理。
3.1 流量和流速流量是指单位时间内流体通过某一横截面的体积或质量的多少，通常用符号Q表示。
流速是指单位时间内流体通过一个给定横截面的速度，通常用符号v表示。
流量和流速之间的关系可以用以下公式表示：Q = Av其中，A表示横截面积。
3.2 流体的连续性方程流体的连续性方程是质量守恒的基本原理，它表明流体在任意给定的流管截面上，流入该截面的质量等于流出该截面的质量。
连续性方程可以用以下公式表示：ρ1A1v1 = ρ2A2v2其中，ρ是流体的密度，A是截面积，v是流速。
3.3 流体的动量方程流体的动量方程描述了流体内部压力、速度和力的关系。
动量方程可以用以下公式表示：Δp + ρgΔh + 1/2ρv1^2 - 1/2ρv2^2 = ∑F其中，Δp是压力变化，ρ是流体的密度，g是重力加速度，Δh是高度变化，v1和v2是流体在不同位置的速度，∑F表示所有外力的合力。
3.4 流体的能量方程流体的能量方程描述了流体内部压力、速度和能量的关系。
能量方程可以用以下公式表示：Δp + ρgΔh + 1/2ρv1^2 + P1 - 1/2ρv2^2 - P2 = ∑H其中，P是流体单位体积的压力，Δp是压力变化，ρ是流体的密度，g是重力加速度，Δh是高度变化，v1和v2是流体在不同位置的速度，∑H表示所有外力对流体做的工作。
化工原理流体流动
化工原理流体流动化工原理是化学工程领域的基础，其中包括了化工原理流体流动。
通过深入理解和掌握流体流动的原理，我们可以更好地设计、优化和控制化工流程的运行。
本文将介绍流体流动的基本概念、流体的运动方式、流场的描述和流体运动的控制等内容。
一、流体流动的基本概念流体是指能够流动的物质，包括了气体和液体。
流体流动是指流体在空间或管道中的运动过程。
在流体流动中，流体分子与周围分子不断碰撞，产生微小的能量转移和动量转移，从而引起流体的整体运动。
流体流动可分为定常流、非定常流和稳定流等几种类型。
其中，定常流指的是流动过程中各种物理量（如质量、能量、动量等）随时间不变的情况；非定常流则与定常流相反，各种物理量会随时间或空间变化；稳定流是指虽然物理量会随时间变化，但整个流动过程仍然是稳定的，即不出现突然的萎缩或涌流等现象。
流体流动过程中会出现速度、压力、密度等物理量的变化，这些变化可用流体力学方程式来描述和计算。
其中，质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律是描述流体流动的基本方程式。
二、流体的运动方式流体的运动方式包括了分子运动、分子间相互作用和运动量转移等几种。
在分子运动方面，气体分子之间距离较大，运动自由度高；而液体分子之间距离较近，分子运动更加有限。
流体的运动始终与分子相互作用有关。
在空气中，分子间间隔很大，因此分子之间的相互作用不太重要。
但在液体中，分子之间的相互作用较为紧密，从而导致液体的可压缩性低于气体。
在运动量转移方面，流体运动时会发生质量、能量和动量的转移。
其中，质量转移是指流体中的物质在空间中的传递过程，能量转移则是指流体在不同地点和不同形态之间转移热能，而动量转移则是指流体分子的运动量在不同地点之间的转移。
三、流场的描述流场是指流体的物理状态和运动状态。
在流动过程中，流体分子会产生不同的物理量变化，因此需要对流场进行描述。
在描述流场时，可使用不同的数学工具和方法。
其中，流线、等势线、流函数、速度势和压力势是比较常用的方法。
化工基础 流体流动
化工基础
College of Chemistry & Materials
边界层的形成
流体流入管中时，边界层并不是一进管口就出现，而是进入管 口后逐渐形成的。
从管口到形成边界层所经历的管长称为稳定长度，此长度与管 的形状，管壁粗糙程度，雷诺数等因素有关。
化工基础
College of Chemistry & Materials
2013-3-4
第二章 流体的流动与输送
14
化工基础
College of Chemistry & Materials
当量直径
对于非圆管导管，计算Re数值时，应当用当量直径de代替特 征数中的直径d，当量直径定义为：
流体流过的横截面积 de 4 流体润湿的周边
环形流道的当量直径为：
(d d ) / 4 de 4 d d d d ) （
化工基础
College of Chemistry & Materials
第三节 实际流体的流动
实际流体由于有粘性，管截面上流体质点的速度分布 是不均匀的从而引起能量的损失
一、牛顿型流体的粘性
1、粘度 流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。 流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘 油放完要比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流 动时内摩擦力比水大的缘故。
第二章 流体的流动与输送
20
化工基础
College of Chemistry & Materials
滞流内层的作用
滞流内层虽然很薄，但却是传热传质阻力的主要来源。 Re越小，滞流内层越厚，传递过程阻力越大。
化工基础
College of Chemistry & Materials
化工基础 2 流体流动
3、压缩机（Compressor）
工业上使用的压缩机主要有往复式和离心式两种类型。 往复式压缩机 （Reciprocating Compressor） 结构：主要部件有气缸、活塞 、吸入和压出活门。 工作原理：与往复泵相似，依 靠活塞往复运动和活门的交替 动作将气体吸入和压出。 气体在压缩过程中体积缩小、 密度增大、温度升高。
2013-3-4
第二章 流体的流动与输送
26
化工基础
College of Chemistry & Materials
离心式压缩机 离心式压缩机又称透平压缩机，其主要结构和工作原理与离 心鼓风机相似，但压缩机有更多的叶轮级数，通常在10级以 上，因此可产生很高的风压。 由于压缩比较高，气体体积收缩大，温升也高，所以压缩机 也常分成几段，每段又包括若干级，叶轮直径逐级减小，且 在各段之间设有中间冷却器。 离心式压缩机流量大，供气均匀，体积小，维护方便，且机 体内无润滑油污染气体。
2013-3-4 第二章 流体的流动与输送 9
化工基础
College of Chemistry & Materials
5、离心泵的主要性能和和特性曲线
⑴ 离心泵的主要性能参数主要 转速n：转/分 流量qv：m3/h 扬程H：（外压头），并不是升扬高度。 功率Pe：Pe=qvρ g H,
效率η : η =Pe/Pa
2013-3-4 第二章 流体的流动与输送 28
化工基础
College of Chemistry & Materials
涡旋式压缩机
20 世纪 90 年代开发的高科技压缩机，结 构简单，只有四个运行部件。压缩机工作 腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰 形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰 形工作腔由大变小而到压缩和排出空气。
化工基础简答总结
第二章1. 流体流动时有哪些流动形态？如何判别？答：流体充满导管作定态流动时基本上有两种流动形态：滞流（也称为层流）和湍流。
判别流动形态的依据是雷诺数（Re）。
Re＜2000 为滞流；Re＞4000为湍流；2000＜Re＜4000 过渡态2. 分别说明滞流和湍流时影响流体流动阻力的因素，并说明两者区别。
滞流也称为层流，其特征是：当流体在圆管中作滞流流动时，流体的质点作一层滑过一层的位移，层与层之间没有明显的干扰。
各层间分子只因扩散而转移。
流体的流速沿断面按抛物线分布；紧靠管壁的流体流速等于零，管中央的流速最大，管中流体的平均流速为最大流速的1/2.湍流的特征是：流体在流动时，流体的质点有剧烈的骚扰涡动，一层滑过一层的粘性流动情况基本消失，只是靠近管壁处还保留滞流的形态。
湍流时，靠近管壁一定距离的流体，其流速沿管壁至管心方向逐步增大，接近管中央相当大范围内的流体流速接近于最大流速；管内流体的平均流速为管中央最大流速的0.8 左右。
3. 离心泵有什么特点？有哪些主要指标？离心泵是利用快速旋转的叶轮向液体作功使液体获得离心力并转化成静压能和动能，从而使液体能克服流动时的摩擦阻力及外压力而被输送。
离心泵的特点是输出液的压头不高，但有较大的输送量。
有很大的操作机动性，能在相当广泛的流量范围内操作，流量可用排出口的阀门控制。
离心泵的主要性能参数有转速n、流量qv、扬程H、功率P 和效率η。
离心泵的主要性能参数①流量qv (m3·s-1或m3·h-1）称排液量或输送能力，指在单位时间内泵所排送的液体数量。
②扬程或压头H(米液柱) 泵对单位重力的流体所提供的有效能量，③轴功率P(W) ：轴功率P:电动机传递给泵轴的功率。
有效功率pe:单位时间内泵对所输送液体所做的功④效率η表示能量损失，离心泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和物性等因素有关。
一般小泵的η为50%～70%，大型泵的可达90%。
化工原理--流体流动介绍
化工原理–流体流动介绍引言流体流动是化工工程中一个非常重要的基础概念。
无论是在化工过程中的液体的传输，还是气体在设备中的流动，都需要对流体流动进行深入的了解和研究。
本文将介绍流体流动的基本定义、流动模型、流体力学方程以及常见的流动行为。
通过对流体流动的介绍，读者将能够更全面地了解化工原理中的流体流动问题。
流动的定义流动是指流体在空间中运动的过程。
在化工过程中，流动一般可以分为液体流动和气体流动。
液体流动是指液体在管道、槽道或容器中的流动，主要涉及到液体的运动、运动状态和运动参数。
气体流动是指气体在管道、设备中的流动，主要涉及到气体的流动速度、气体流量和气体压力等参数。
流动模型在化工工程中，流体流动可以分为层流和湍流两种模型。
层流层流是指流体在流动过程中，流线穿过流体时呈现分层状态，流体粒子之间的相对运动速度较小。
层流的特点是流速分布规则、流体速度均匀，流体粒子之间的作用力较小，流体流动状态相对稳定。
层流一般发生在低速流动和粘性较大的流体中。
湍流湍流是指流体在流动过程中，流线交织混乱，流体粒子之间的相对运动速度较大。
湍流的特点是流速分布不规律，流体速度颠簸不定，流体粒子之间的作用力较大，流体流动状态相对混乱。
湍流一般发生在高速流动和粘性较小的流体中。
流体力学方程流体力学方程是描述流体流动的基本方程，其中最基本的是连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程连续性方程是描述流体中质点的守恒关系。
对于液体流动来说，连续性方程可以表示为质流速的守恒，即质流速的变化量等于流入和流出的质量之和。
对于气体流动来说，连续性方程可以表示为能量流速的守恒，即能量流速的变化量等于流入和流出的能量之和。
动量方程动量方程是描述流体中质点的动力学性质。
对于液体流动来说，动量方程可以表示为流体的加速度与外力之差等于质量流量产生的力。
对于气体流动来说，动量方程可以表示为流体的加速度与外力之差等于能量流量产生的力。
能量方程能量方程是描述流体中能量变化的方程。
化工原理流体流动
化工原理流体流动
化工原理流体流动在化工过程中占据着重要的地位。
流体流动的基本理论是通过质量守恒定律和牛顿运动定律得到的。
在化工过程中，流体流动的特性直接影响着反应器的混合程度、传质速度以及热交换效率等。
因此，研究流体流动的规律对于优化化工过程、提高工艺效率具有重要的意义。
流体的流动可以分为层流和湍流两种形式。
层流是指流体在平行于管道中心轴线方向上的速度分布呈现出均匀的特点，流动延伸线平行于管道中心轴线。
而湍流是指流体在管道中流动时形成的涡流和涡团，速度分布不均匀且随机，并且流动延伸线的方向和管道中心轴线的方向存在明显偏离。
在管道中的流体流动可以通过雷诺数来进行描述。
雷诺数是流体的惯性力和黏性力之比，可以用来判断流体的流动状态。
当雷诺数小于一定的临界值时，流体流动为层流；当雷诺数大于临界值时，流体流动为湍流。
流体流动中的一些重要参数包括流速、温度、密度、黏度等。
这些参数对于流体的流动特性以及传质、传热等过程都有着重要的影响。
在化工过程中，流体流动往往受到一些其他因素的影响，例如管道的几何形状、摩擦阻力、局部阻力以及流体本身的性质等。
对于这些影响因素的研究和分析，可以为化工过程提供可靠的理论基础，有助于优化设计和改进工艺。
总之，化工原理流体流动是化工过程中重要的研究内容之一。
深入理解和掌握流体流动的规律对于提高工艺效率、优化设计具有重要的意义。
化工雷诺实验实验报告
一、实验目的1. 了解流体在管道中流动的两种基本状态：层流和湍流。
2. 通过实验观察流体从层流状态过渡到湍流状态的现象。
3. 测定临界雷诺数，了解流体流动状态转变的临界条件。
4. 学习并掌握流体力学中无量纲参数的应用，加深对流体流动规律的理解。
二、实验原理流体在管道中流动时，由于惯性力和粘滞力的作用，存在两种不同的流动状态：层流和湍流。
层流是指流体各质点沿管道轴线方向做平行运动，质点之间无相对运动；湍流是指流体各质点沿管道轴线方向做复杂的涡旋运动，质点之间有相对运动。
流体流动状态转变的判据是雷诺数（Re），其定义为：\[ Re = \frac{\rho v D}{\mu} \]其中，\(\rho\) 为流体密度，\(v\) 为流体速度，\(D\) 为管道直径，\(\mu\)为流体动力粘度。
当雷诺数小于2000时，流体为层流；当雷诺数大于4000时，流体为湍流；当雷诺数在2000到4000之间时，流体处于过渡状态。
三、实验设备与材料1. 雷诺实验装置：包括实验管道、水箱、流量计、计时器等。
2. 流体：水或水溶液（如红墨水）。
3. 计量工具：量筒、刻度尺等。
四、实验步骤1. 将实验装置安装好，并检查各部件连接是否牢固。
2. 向水箱中注入适量流体，调整流量计，使流量稳定。
3. 观察流体在实验管道中的流动状态，记录不同流量下的流动现象。
4. 当观察到流体从层流状态过渡到湍流状态时，记录此时的流量和对应的雷诺数。
5. 改变实验管道的直径，重复上述步骤，观察不同直径管道中流体流动状态的变化。
6. 根据实验数据，绘制雷诺数与流速、管道直径之间的关系曲线。
五、实验结果与分析1. 观察到在低流量下，流体在实验管道中呈层流状态，水流平稳，无涡流产生。
2. 随着流量的增加，流体逐渐从层流状态过渡到湍流状态，水流变得复杂，出现涡流。
3. 通过实验，测得临界雷诺数为2800，与理论值相符。
4. 实验结果表明，流体流动状态转变与管道直径、流量等因素有关。
化工基础实验 流体流动型态及临界
的外部条件。
5
6
三、实验装置
7
四、实验步骤
1.开启进水阀,使高位槽充满水,使高位槽中有 溢流。 2.开启排水阀和墨水阀，将流量调至最小。 3.逐渐开大排水阀，观察红墨水的流动状况， 并将现象记入表中，并记录水的温度和流量。 4.继续开大排水阀，到使红墨水与水迅速均匀 混合，并记录水的温度和流量。 5.实验反复进行5-6次，以获取准确的数据。 6.关闭墨水阀，关闭泵。
8
五、注意事项
1.实验过程中保持高位水槽中的水位 恒定。 2.随着水流量的增大，需相应地细心 调节红墨水的注射流量。 3.数据处理时，转子流量计需要进行 校正。
9
六、思考题
1.流体的流动类型与雷诺数有什么关 系？ 2.为什么要研究流体的流动类型？它 在化工中有什么意义？
10
经许多研究者实验证明：流体流动存在
两种截然不同的形态，主要决定因素为液
体密度和粘度、流体流动的速度，以及设
备的几何尺寸（在圆形导管中为导管直
径）。将这些因次整理归纳为一个无因次
数群，称该无因次数群为雷诺准数（或雷
诺数）。
dw为 滞 流；
当 Re≥4 000时，流体流动形态为湍 流；
流体流动型态及临界雷诺数 的测定
2021/7/22
1
预习复习系统
• 实验目的和内容
• 实验原理
• 实验装置图
• 实验步骤
• 注意事项
• 思考题
2
一、实验目的和内容 1.实验目的
(1)观察流体流动过程的不同流型 及其转变过程；
(2)测定流型转变时的临界雷诺数。 2.实验内容
流体流动形态的观察与测定（雷诺实验）
实验一 流体流动形态的观察与测定（雷诺实验）一、实验目的：1、实际观察流体在管内作层流、湍流流动时的流动形态，并观察层流和湍流时的速度分布形式。
2、确立雷诺准数与层流和湍流的联系，并测出临界雷诺准数的大小。
3、初步掌握流动形态对化工过程的影响。
二、实验原理的说明：1、液体作滞流流动时，其质点作直线运动，且互相平行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体的主体向一定的方向流动。
2、利用少量的带色指示液加入透明的玻璃管中，即通过指示液的流动形态来确定管道中流体的流动形态。
3、雷诺准数是确定流体流动类型的准数。
若流体在圆形管子内流动，则雷诺准数用下式表示。
μρμρ⋅⋅⋅=⋅⋅=s d V d u S Re 式中：d －管子内径[m]； s －管子的横截面积[m 2]； u －管内流速[m/s]； ρ－流体密度[kg/m 3]； μ－流体粘度[Pas]；Vs －流体的流量[m 3/s]对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数（Re)仅与流速有关。
改变流量，即可改变流速，也可改变流动的形态。
当流体的流动形态由层流转变为过渡流或湍流时，其雷诺准数即为临界雷诺准数；而其流速即是临界流速。
当管内流速高于临界值时，即有可能转变为湍流。
三、设备及流程说明实验装置如图所示，图中大槽为水槽，试验时水即由此进入玻璃管(玻璃管系观察流体流动的形态和层流时导管中流速分布之用)。
槽内之水由自来水管供给，水量由阀A 调节，槽内设有进水稳流袭置及溢流箱。
用以维持平稳而又恒定的液面，多余之水由溢流管排入水沟。
试验时打开阀C ，水即由高位槽进入玻璃管，经转子流量计后，排向排水管，可用C 阀调节水量，流量由转子流量计测出。
高位墨水瓶供贮存墨水之用，墨水由此经阀B 流入玻璃管，阀B 即墨水量的调节阀。
四、实验步骤1、检查水箱5中是否有水，高位墨水瓶中是否有沉淀；转子流量计中转子是否在下部，针孔有无堵塞。
在测试时，必须保证有溢流现象．2、观摩层流、湍流流动形态和层流、湍流时的速度分布。
化工基础实验 (2)
流体作湍流流动时，其流体质点除沿管轴方向作向前
运动外，还在径向作脉动，从而在宏观上显示出紊乱
地向各个方向作不规则的运动。
流体流动型态可用雷诺准数（Re）来判断，
Re
du
当Re≤2000时为层流
当Re>4000时，圆管内已形成湍流
Re在2000至4000范围内，流动处于一种过渡状态
2021/7/8
1
1
2
2
2
u2A
而对均质、不可压缩流体， 1 2 常数u
1A
1
2
对圆管
A
d /4
2
u
d
u
1
1
2d
2
2
2
2.伯努利方程
以单位重量流体为基准
2
2
u
p
u
p
1
1
2
z
H
`
z
2
H
1
e
2
f
2
g
g
2
g
g
2
2
u
p
u
p
1
1
2
2
无外加功 z
z
H
1
2
f
2
g
g
H6和H5
u c2
H
2g
2021/7/8
与平均流速比较
u1 d 1
2021/7/8
2
u2d 2
2
H f 1-3
三、空气-蒸汽对流给热系数的测定
一、实验目的
1.了解换热器的基本结构与操作原理；
化工原理流体流动
化工原理流体流动
化工原理中的流体流动是一个重要的研究领域，它涉及到各种物质在化工过程中的传输、混合、分离等关键过程。
在化工流体流动中，流体的性质和流动行为对化工过程的效率和产品质量具有重要影响。
在流体流动的研究中，我们通常会涉及到不同的流动模式，如层流、湍流等。
层流是指流体在管道中以规则的、层次分明的方式流动，其粘滞作用较强，流速均匀。
湍流则是一种不规则的、紊乱的流动方式，其粘滞作用较弱，流速不均匀。
在化工过程中，通常会通过控制流体的流动模式来达到更好的传输效果。
另外，在化工流体流动中，物质的输送也是一个重要的问题。
液体在管道中的流动主要通过压力差和重力来实现，而气体的流动则主要受到压力差和浓度差的影响。
我们可以通过调节管道的形状和尺寸，以及控制流体的流速和粘度来实现物质的有效输送。
此外，在化工过程中，流体的混合和分离也是一个重要的问题。
混合是指将不同的物质进行均匀混合，以达到一定的反应效果或产品质量。
分离则是将混合物中的不同组分分离出来，以达到对应的目的。
在化工过程中，我们通常会使用各种设备和技术来实现流体的混合和分离，如搅拌器、离心机等。
总之，化工原理中的流体流动是一个复杂而重要的研究领域。
通过深入了解流体的性质和流动行为，我们可以更好地控制化
工过程中的传输、混合和分离等关键环节，以提高生产效率和产品质量。
化工原理流体流动
化工原理流体流动化工原理流体流动是化工工程中的重要内容之一、流体流动是指液体或气体在力的作用下沿确定的路径由一个地方流向另一个地方的过程。
在化工过程中，流体流动是许多装置和设备的基础，如管道、泵、压缩机、换热器等。
了解流体流动的原理对于正确设计和操作这些设备是非常重要的。
在化工过程中，流体可以分为两种类型：液体和气体。
液体的流动是由于重力的作用而产生的，而气体的流动是由于压力差而产生的。
液体和气体的流动都服从一些基本原理，如牛顿运动定律、质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律等。
在流体流动中，流体的运动可以通过流速、流量和压力来描述。
流速是指流体在单位时间内通过一些截面的体积或质量的流动量。
流速可以用流量来表示，流量是指单位时间内通过一些截面的流体的体积或质量。
流速和流量之间的关系可以通过截面积来表示，截面积越大，流速越小，流量越大。
压力是指单位面积上的力的大小，可以用压强来表示，压强是指单位面积上的压力大小。
在流体流动中，压力的变化会引起流体的流动。
流体流动的性质可以通过雷诺数来描述，雷诺数是指流体惯性力和粘性力的比值。
雷诺数越大，流动越湍流；雷诺数越小，流动越层流。
在化工过程中，湍流和层流的转换会引起流动性质的变化，影响物质的传质和传热效果。
在化工过程中，流体流动的控制是很重要的。
流体的流动受到管道、泵、压缩机等装置的影响。
管道的设计和选型要考虑流体的性质、流速、流量和压力等因素。
泵和压缩机的选型要考虑流体的性质、流量和压力等因素。
正确选择和操作这些装置能够保证流体的流动效果，提高化工过程的效率和安全性。
总之，化工原理流体流动是化工工程中的重要内容之一、了解流体流动的原理对于正确设计和操作化工装置和设备是非常重要的。
通过流速、流量和压力等参数可以描述流体的流动性质。
流体流动的控制涉及到管道、泵、压缩机等装置的选型和操作。
正确选择和操作这些装置能够提高化工过程的效率和安全性。
化工基础-第二章 流体流动
例题:1.判断下面各式是否成立
PA=PA’ PB=PB’ PC=PC’ 2.细管液面高度。
1 = 800kg/m3
油
水
H1
H2
C
C'
2 =1000kg/m3
A B
A' B'
H1= 0.7m
H2= 0.6m
3.当细管水位下降多高时,槽内水将放净?
解:利用等压面原理求解
油 H1
水
H2
C C'
A B
例题：用普通U型管压差计测量气体管路上两点压差，指 示液为水，读数R为1.2cm，为扩大读数 改为微差计， 一指示液密度为920kg/m3，另一指示液密度为850kg/m3， 读数可放大多少倍？
解：
（水- 气）gR =（ 1- 2）gR’
R 水 12 1000 R' 171mm 1 2 920 850
两边同时除A： F2 F1 g z 1 z 2 0 A A
p2 p1 g z1 z2 0 p2 p1 g z1 z 2
令
z1 z 2 h
则得： p 2 p1 gh
若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为P0， 取下底面在距离液面h处，作用在它上面的压强为P
获得方法： （ 1）查物性数据手册 （2）公式计算： 由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度 m PM PV nRT V RT 对理想混合液体，(1kg)混合液体的体积等于各组分单独 存在时的体积之和，即
对低压混合气体
其中 式中 Mi——混合气体中各组分的摩尔质量，kg/mol； yi——混合气体中各组分的摩尔分率。
三.流体静力学基本方程
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
预习复习系统
实验目的和内容 实验原理 实验装置图 实验步骤 注意事项 思考题
一、实验目的和内容
1.实验目的
(1)观察流体流动过程的不同流型 及其转变过程；
(2)测定流型转变时的临界雷诺数。 2.实验内容
测定临界雷诺数。
二、实验原理
经许多研究者实验证明：流体流动存 在两种截然不同的形态，主要决定因素为 液体密度和粘度、流体流动的速度，以及 设备的几何尺寸（在圆形导管中为导管直 径）。将这些因次整理归纳为一个无因次 数群，称该无因次数群为雷诺准数（或雷 诺数）。
Reห้องสมุดไป่ตู้ dw
当Re≤2 000，流体流动形态为 滞流； 当 Re≥4 000时，流体流动形态 为湍流； 而当2000＜Re＜4000时，流 体的流动则认为处于一种过渡状 态，可以是滞流，也可以是湍流， 取决于流动的外部条件。
三、实验装置
四、实验步骤
1.开启进水阀,使高位槽充满水,使高位槽中有 溢流。
2.开启排水阀和墨水阀，将流量调至最小。 3.逐渐开大排水阀，观察红墨水的流动状况， 并将现象记入表中，并记录水的温度和流量。
4.继续开大排水阀，到使红墨水与水迅速均匀 混合，并记录水的温度和流量。
5.实验反复进行5-6次，以获取准确的数据。 6.关闭墨水阀，关闭泵。
五、注意事项
1.实验过程中保持高位水槽中的水 位恒定。
2.随着水流量的增大，需相应地细 心调节红墨水的注射流量。
3.数据处理时，转子流量计需要进 行校正。
六、思考题
1.流体的流动类型与雷诺数有什么关 系？ 2.为什么要研究流体的流动类型？它 在化工中有什么意义？