实验一 雷诺演示实验指导书(含演示操作)
流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)
工程流体力学实验指导书理工大学给排水实验室编者：永2014 . 5 . 12适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业实验目录：实验一：雷诺实验实验二：伯努利方程实验实验三：阻力及阻力系数测定实验实验四：孔口管嘴实验实验操作及实验报告书写要求：一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。
二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论容复习一下。
三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。
四、实验报告一律用标准实验报告纸。
五、实验报告容包括：1. 实验目的；2. 实验仪器；3. 实验原理；4. 实验过程；5. 实验数据的整理与处理。
六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作为参考，具体写作容由学生根据实际操作去写。
七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验容。
建筑工程学院给排水实验室编者：永 2014.5实验一雷诺实验指导书一、实验目的：（一）观察实验中实验线的现象。
（二）掌握体积法测流量的方法。
（三）观察层流、临界流、紊流的现象。
（四）掌握临界雷诺数测量的方法。
二、实验仪器：实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等三、实验原理：有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。
英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。
层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。
在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。
雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。
由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即νμρudud R e ==其中：u 为流速，ρ为流体的密度，μ为流体的动力粘度，ν为运动粘度。
雷诺实验
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 μρdu R e =三、实验装置实验装置如下图所示。
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。
雷诺实验指导书
雷诺实验指导书雷诺实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。
图1 流体力学综合试验台结构示意图红色数字为测压点序号1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒6.实验管段组7 .计量水箱8.回水管9.实验桌1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等。
秒表及温度计自备。
3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。
开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法 （1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后再逐渐关小出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。
按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。
实验数据处理举例：设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m 3/s ，雷诺实验管内径d=0.014m ，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知粘度v=1.519×10-6m 2/s 。
流 速 s m FQ V /255.0014.0410467.325=⨯⨯==-π R e 雷诺数 207510519.1/225.0014.0/Re 6=⨯⨯=⋅=-v d V图 2 雷诺数与流量的关系曲线根据实验数据和计算结果，可绘制出雷诺数与流量的关系曲线（图2）。
实验一 雷诺实验
学号姓名实验一雷诺实验一、基本原理雷诺（Reynolds）用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速u外，尚有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，并且由此四个物理量组成的无因次数群Re=duρ/μ的值是判定流体流动类型的一个标准。
Re<2000~2300时为层流Re>4000时为湍流2000<Re<4000时为过渡区，在此区间可能为层流，也可能为湍流。
二、设备参数环境参数：温度 20℃压力 101325kPa水的参数：密度 998.2kg/m3 粘度 100.5E-5Pa*s设备参数：玻璃管径：20mm三、实验步骤●打开进水阀门在输入框输入0-100的数字，也可以通过点击上下按钮调节阀门开度。
按回车键完成输入，按ESC 键取消输入。
●打开红墨水阀●打开排水阀门●查看流量点击转子流量计查看当前流体流量●观察流体流动状态点击玻璃管，通过弹出的录像查看流体的流动状态●记录数据点击画面下方的自动记录按钮，记录实验数据，也可以手动记录。
●重复第三步到第六步，记录排水阀不同开度下的流量。
四、数据处理雷诺数计算公式Re=duρ/μ从这个定义式来看，对同一仪器d为定值，故u仅为流量的函数。
对于流体水来说，ρ，μ几乎仅为温度的函数。
因此确定了温度及流量，即可唯一的确定雷诺数。
数据记录：五、注意事项1、雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免振动设施的房间内进行，由于条件不具备演示实验也可以在一般房间内进行，因为外界干扰及管子粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界到不了2300，只能到1600左右。
2、层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
3、湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
1雷诺实验
3、实验装置
• 雷诺实验装置主要由稳压溢流水槽、试验导管
和转子流量计等部分组成，如图1所示。
•
自来水不断注入并充满稳压溢流水槽。稳压溢
流水槽的水流经试验导管和流量计，最后排入下
水道。稳压溢流水槽的溢流水，也直接排入下水
道。
1、示踪迹瓶；2、稳压溢流水槽；3、试验导管； 4、转子流量计；V01；示踪迹调节阀；V02上水调节阀 V03水流量调节阀；V04，V05—泄水阀；V06—放风阀。
在上临界值与下临界值之间，则为不稳定的过渡区域。
• 2 对于圆形导管下临界雷诺数为2000，上临界雷诺数为 10000。一般情况下，上临界雷诺数为4000时，即可形成 湍流。 • 3 层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相 隔一个不稳定过渡区域，因此，临界雷诺数测定值和流 型的转变在一定程度上受一些不确定的其他因素的影响。
图1
4、实验方法：
• 实验前准备工作： (1)实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽。将适量示踪剂 （红墨水）加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与针头之间管路 内的空气。
(2)实验前，先对转子流量计进行标定，作好流量标定曲线。
(3)用温度计测定水温。
• 实验操作步骤： (1)开启自来水阀门，保持稳压溢流水槽有一定的溢流量， 以保证试验时进口前水体稳定度。 (2)用放风阀放去流量计内的空气，再少许开启转子流量计
5、实验结果整理 • (1)实验设备基本参数 试验导管内径d= mm • (2)实验数据记录及整理
量和温度数据，以供计算上临界雷诺数。
• 实验操作注意事项： (1)本实验示踪剂采用红墨水它由红墨水贮瓶，经连接 软管和注射针头，注入试验导管。应注意适当调节注
射针头的位置，使针头位于管轴线上为佳。红墨水的
雷诺实验1
p1 γ
+
α
1v
2 1
2γ
=z2 +
p2 γ
+
α
2v
2 2
2γ
+ h w(1−2)
由于是等直径管道恒定均匀流，所以v1 = v 2 , α1 = α 2 ,hw(1−2) = h f (1−2) ，即沿程
水头损失等于流段的测压管水头差：
hf
=
(z1
+
p1 γ
) − (z 2
+
p2 γ
)
断面 1—1 与 2—2 的测压管接至斜比压计上，其倾斜角为 α ，令斜比压 计的测压牌读数为 ∇1 及 ∇ 2 ，则
4、每调节一次尾阀，必须等待 3 分钟，使水流稳定后，方可施测。 5、用体积法测流量时，量水时间越长，则流量越精确，尤其在小流量时， 应该注意延长盛水时间。 6、量测水温时，要把温度计放在量筒的水中来读数，不可将它拿出水面 之外读数。
六、量测与计算
1、实验数据
管经 d =
cm； 管道过水面积 A =
5、实验过程中，每半小时量测一次水温，取用水温平均值。 6、对实测数据进行分析计算，以 logJ 为纵座标，以 logV 为横坐标，在 方格纸上点绘其关系曲线，再从该图上确定出临界流速值 Vk，从而计算出临界 雷诺数 Rek 的值，并标明实验成果线段的坡度，即为本次实验的成果。
五、注意事项
管流流态实验（亦称雷诺实验）的技术性比较强，必须精心操作，才能取 得反映真实情况的成果。
体积 损坡
间
cm
cm
W
失度
cm3
T
hf
J
s
cm cm
流量 Q
化工原理实验1-雷诺实验
q1
ux
q2
其质点沿管轴作有规则的平行运 动，各质点互不碰撞，互不混合
流体在管内作层流流动时；
ux
q
q1
d Re < 2000
ux
q2
umax
ux
q
q1Байду номын сангаас
q2
管道截面上某一固定的流体质点在沿管轴 向前运动的同时，还有径向运动
径向速度的大小和方向是不断变化的，从 而引起轴向速度的大小和方向也随时变化
当玻璃管里水流的速度不大时： 有色液体成一条直线平稳地流过
整根玻璃管，与玻璃管里的水不相混杂
若把水流速度逐渐提高到一定数值, 颜色线弯曲，出现波浪形
速度再增： 有色液体与水完全混和在一起,
使整根玻璃管中的水呈现均匀的颜色
表明；玻璃管内的水的质点是沿着 与管轴平行的方向作直线运动
表明：水的质点除了沿管道相前运动 外,各质点还作不规则的杂乱运动,且彼 此相互碰撞并混合.质点速度的大小和 方向随时发生变化
流动的类型
湍流 或 紊流
滞流 或 层流
水流速度到一定程度
提高水流速度 水流速度不大
流型的判断
Re =dur/m
雷诺（Reynolds)准数 （1）当Re ≤ 2000时，层流区 （2）当2000 < Re < 4000时，过渡区 (3）当Re ≥ 4000时，湍流区
流体在管内作层流流动时；
ux
ux
q
q1
q2
d Re > 4000
umax
化工实验原七理
实 验雷 诺与实仿验 真
李 贤 英
（一） 实验目的
（1）建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识， 改变水在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体流 动的变化 （2）观察滞流时流体在圆管内的速度分布曲线
流体力学实验指导书
实验一 雷诺实验一、实验目的1、增加对两种流态的感性认识．2、掌握测雷诺数的方法．二、实验原理实际流体在同一边界条件下流动时，由于速度不同，产生不同的流动形态－层流和紊流 当流速较小时，液体质点做有条不紊的线状运动，彼此互不混杂，称这种流动状态为层流． 当流速增加到某一定数值后，液体质点在沿管轴方向运动过程中，互相混掺，呈杂乱无章的运动称此流为紊流．运动的流体，受惯性力和粘滞力的作用，当惯性力占主导地位时，一般为紊流．当粘滞力占主导地位时，一般呈现层流．不同的流动类型，具有不同的阻力规律．在层流时水头损失∆P ／γ与平均流速V 成正比，而在紊流时∆P ／γ则于V n 成正比例，其中指数值n 在.１.７５～２.０之间． 判别液体流动型态的准则是被称之为雷诺数的无因次数R еν/Re Vd =式中：Re ――雷诺数（无因次数） V ――液体断面平均速度（m ／s ） d －－管径 (m)ν――液体的运动粘度系数（㎡／s ）当ν/Re Vd =≤2000时为层流, Re ＞2000为紊流。
由于ρμν/= 所以 μρ/Re Vd =.μ――液体的动力粘度系数，单位是Pa.•s,即（Ｎ•s ／㎡）三、实验设备１、雷诺实验装置１套；２、量筒１个；３、温度计１支；４、秒表１块．四、实验步骤１、试验前的准备工作关闭泄水阀门Ｄ，打开进水阀Ｃ，并调节到整个试验过程中都有溢流水从溢流板溢流而过，以保证水箱中有稳定的水头．２、试验前的观察将阀门Ａ微微开启，同时微开阀门Ｂ，使颜色水与清水同时从玻璃管中流过，调节到颜色水呈一条细线．此时即为层流状态，然后再将阀门Ａ逐渐开大，直至颜色水纹线破碎，并将清水完全掺混，此时为紊流状态．３、由层流到紊流的测试＜１＞调节阀门Ａ，使流动成为层流状态．注意颜色水纹线应达到清晰稳定．＜２＞逐渐地缓缓开启阀门Ａ．同时注意玻璃管中段颜色水纹线的变化．当颜色水纹线开始破碎，分散成许多细线（偶尔出现集中的颜色水线）时，即表示已达到紊流状态，即上临界状态，此时立即停止开启阀门Ａ的工作．＜３＞待水流稳定后，则可用量筒和秒表，应用体积法测定管内流量Ｑ．＜４＞测定水的温度，以便查表确定水的运动粘性系数ν值．＜５＞将（２）至（４）步重复做三次４、由紊流到层流的测试＜１＞先将管中水流调节到紊流状态．＜２＞逐渐地缓缓关闭阀门Ａ，同时注意玻璃管中段水流状态的变化，当开始出现一条颜色线时，即表示已达到层流状态或者说已达到了下临界状态，立即关掉阀门Ａ的工作，并观察颜色水线是否连续稳定．＜３＞待颜色水纹线连续而稳定后，仍用体积法测算管中的流量Ｑ．＜４＞测定水温．＜５＞将（２）至（４）步重复做三次五、实验注意事项1、调节阀门Ａ时必须缓慢进行，并且在调节过程中阀门只允许往一个方向进行，中间不可逆转．2、为了避免玻璃管出口和入口对水流状态的影响，观察应以中段为准．3、在整个试验过程中要特别注意保持安静，以防环境对试验的干扰．六、实验报告1、对所测数据进行处理，求上临界雷诺数与下临界雷诺数所测数据如下：数据处理：分析误差产生原因：七、实验体会实验二 局部阻力损失测试实验一、实验目的1、 测定管路突然扩大局部阻力系数值，并与理论公式ξ=（D 2/d 2-1）2的计算值比较2、 通过本实验掌握一般局部阻力系数的测定。
雷诺实验
雷诺实验一、 实验目的1、 观察层流、紊流的流态及其相互转换的过程；2、 描述层流及紊流的水力特征。
二、 基本原理dvK KQ dvQ g vd ππρ44Re ====其中：Re ----- 雷诺数 V ------ 流速 D ------ 管径 ρ------ 密度g ------- 重力加速度 Q ------ 流量三、 实验装置实验主界面如下图所示：进入实验后首先要打开进水阀门。
在输入框输入0-100的数字，也可以通过点击上下按钮调节阀门开度。
按回车键完成输入，按ESC键取消输入。
循环水打开后，还应打开红墨水阀门。
然后再打开排水阀并察看流量。
点击玻璃管，通过弹出的录像查看流体的流动状态。
授权后可以点击画面下方的自动记录按钮，记录实验数据，也可以手动记录。
调节不同流量，多次记录排水阀不同开度下的流量。
五、数据处理打开画面左边的数据处理，授权后如果在实验过程中点击了自动记录，实验数据将被自动记录下来，也可以手动在表格中输入数据。
下面是未经计算的原始数据记录界面：对测量数据进行计算，授权后可以自动计算。
在实验报告部分，可以通过点击保存键对实验数据进行保存；可以通过点击加载键对实验数据进行加载；可以通过点击报表键，对实验数据进行打印。
在数据处理方面，可以通过整组删除键实现对一组数据的删除。
点击自动计算按钮，自动计算出雷诺数击流动类型。
下面是实验计算示例：如果在前面已经进行了计算，点击绘制曲线，将自动画出雷诺数与流量关系曲线。
柏努利方程仪实验一、实验目的：1、 通过实测静止和流动的流体中各项压头及相互转换验证流体静力学原理和柏努利方程。
2、 通过实测流速的变化和与之相适应的压头损失的变化确定两者之间的关系。
二、基本原理：流动的流体具有三种机械能：位能，动能和静压能，这三种能量可以相互转换。
在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过的各界面上的机械能总和是相等的。
在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间的机械能的差即为摩擦损失。
雷诺实验实验指导书
雷诺实验仪实验指导书深圳大学土木工程学院2011.05雷诺实验仪（LNY—02）实验指导书一、实验目的1、实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。
2、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数—即下临界雷诺数，学会其测定的方法。
二、实验装置实验装置的结构示意图如图1所示。
恒水位水箱靠溢流来维持不变的水位。
在水箱的下部装有水平放置的雷诺试验管，实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过实验管恒定出流，实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。
阀门的下面装有回水水箱，在恒水位水的上部装有色液罐，其中的颜色液体可经细管引流到实验管的进口处。
色液罐的下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。
雷诺仪还设有储水箱，有水泵向实验系统供水，而实验的回流液体可经集水管回流到储水箱中。
图 一三、实验操作1、实验前的准备（1）打开进水阀门后，启动水泵，向恒水位水箱加水。
（2）在水箱接近放满时，调节阀门，使水箱的水位达到溢流水平，并保持有一定的溢流。
（3）适度打开出水阀门，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否则，可再调节阀门，使其达到恒水位，应一直保持有一定的溢流。
（注意：整个实验过程中都应满足这个要求）。
（4）检查并调整电测流量装置，使其能够正常工作。
（5）测量水温。
2、进行实验，观察流态具体操作如下：（1）微开出水阀门，使实验管中水流有稳定而较小的流速。
（2）微开色液罐下的小阀门，使色液从细管中不断流出，此时，可能看到管中的色液液流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。
此时的流体即为层流。
（若看不到这种现象，可再逐渐关小阀门，直到看到有色直线为止）。
（3）逐渐缓慢开大阀门至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，此时，即象征为流体流动状态开始转换的临界状态（上临界点），当时的流速即为临界流速。
雷诺实验说明书
雷诺实验仪使用说明书一、概述在实际化工生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象。
故而了解流体的流动形态极其重要。
本实验装置便于观察，结构简单能使学生对流体流动的两种形态有更好的认识。
二、设备主要配置及技术参数1、实验装置主要是由水箱、实验管、试剂盒、PVC管路、阀门和不锈钢台架等组成。
2、实验管：内径15mm、长1000mm的透明有机玻璃管，便于学生观察玻璃管内详细的实验经过及现象。
本实验主要是通过调节水量控制阀来改变流体流经管的流速并观察指示液随流速改变的流动形态。
3、试剂盒：容积大于300ml。
指示液为红墨水或其它颜色鲜艳的液体。
通过指示液控制阀由尖嘴流入实验管中。
4、实验水箱：透明有机玻璃，外形尺寸：300X350X550，有效容积大于45L。
溢流口是为了保证水槽内的水维持溢流稳定状态。
出水口是为了方便清洗水槽。
5、蓄水箱：PVC材质，容积大于80L。
6、计量水箱：透明有机玻璃材质，外形尺寸：320X200X220，有效计量容积大于6L。
7、实验所用流体为水，框架为不锈钢材质，结构紧凑，外形美观，装置流程简单，操作方便。
三、实验目的：a)观察流体在管内流动时的两种不同型态。
b)观察层流状态下管路中流体速度分布状态。
c)测定流动形态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。
四、实验原理：流体流动过程中有两种不同的流动型态：层流和湍流。
流体在管内作层流流动时，其质点作直线运动，且质点之间互相平行互不混杂互不碰撞。
湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动，但流体的主体仍向某一方向流动。
影响流体流动型态的因素，除代表惯性力的流速和密度及代表粘性力的粘度外，还与管型、管径等有关。
经实验归纳得知可由雷诺准数Re 来判别：μρdu =Re式中：d — 管子内径（m ）u — 流速（m / s ） ρ—流体密度（㎏/m 3） μ—流动粘度（PaS ）雷诺准数是判断流体流动类型的准数，一般认为，Re ≤2000为层流；Re ≥4000为湍流；2000＜Re ＜4000为不稳定的过渡区。
流体力学实验指导书
实验一流动演示实验（一）雷诺实验一、实验目的１、观察流体在管内流动的不同流态。
２、层流和湍流的判别。
二、实验原理流体流动有两种不同流态，即层流和湍流。
流体作层流流动时，其流体质点作平行于管轴的直线运动，喘流时流体质点在沿管轴流动的同时还做着杂乱无章的随机运动。
雷诺数是判断流动型态的特征数。
若流体在圆管内流动，雷诺数可用下式表示Re =μρ⋅⋅ud式中：d ——管内径，m;u ——流速, m∕s，ρ——流体密度, k g∕m³，μ——流体黏度，Pa•s。
一般，Re < 2000时，流动型态为层流；Re > 4000时，流动为喘流。
在两者之间时，有时为层流，有时为喘流，流动型态与环境有关。
对于一定温度下的流体，在特定的圆管内流动时，雷诺数仅与流速有关。
本实验通过改变水在管内的流速，观察流体在管内流动型态的变化。
三、实验装置实验装置见图１-1。
图中4为高位槽，实验时水由此高位槽进入玻璃管5。
槽内设有溢流槽3，用以维持平稳、恒定的液面。
实验时打开流量控制阀7，水即由高位槽进入观察用的玻璃管5中，着色水由高位玻璃瓶1经阀9调节流量，通过针形孔进入玻璃管5中心处。
调节阀门7和阀门9，改变流体流速，可以在玻璃管5内观察到不同的流动形态。
流量很小，流体处于层流时，着色水的流动呈一条直线；随着水流量的逐渐加大，着色水由直线开始抖动，继而着色水被扰动成波状前进；随着水流量的继续加大，着色细线变为螺旋前进，再增大流量则出现断裂、旋涡、混合，最后完全与水流主体混在一起，整个水都染上了颜色。
四、实验内容和主要实验步骤１、打开进水阀，向高位槽4送水，使高位槽内的水成溢流状态，以保持高位槽内液位恒定。
２、关闭水流量控制阀7，打开着色水流量控制阀9，观擦着色此时在玻璃管中的状态。
当着色水流出5cm左右后，缓慢打开水流量控制阀7，使水流量尽可能的小，观察层流时流速分布曲线的性状及层流时着色水的流动情况。
３、待玻璃管内的层流流动稳定后，缓慢调节流量控制阀7, 逐渐增大水的流量，观察着色水的流动有何变化，并测定流量，计算不同流动型态时的雷诺数。
雷诺演示实验实验报告
雷诺演示实验实验报告实验报告：雷诺演示实验一、实验目的：1. 通过雷诺演示实验了解流体的层流和湍流的特性。
2. 观察不同雷诺数下流体流动的形态和性质。
3. 探究不同因素对流动状态的影响。
二、实验原理：雷诺数（Reynolds number）是描述流体流动的重要无量纲参数，定义为流体的惯性力与粘性力的比值。
雷诺数越大，流体就越容易产生湍流；雷诺数越小，流体流动更趋向于层流。
三、实验仪器和材料：1. 雷诺演示实验装置：包括流量调节阀、流量计、直管道、水槽等。
2. 水。
四、实验步骤：1. 打开水龙头，调节流量调节阀使水流经过流量计流入直管道。
2. 观察水流的形态和性质，记录水流的雷诺数。
3. 逐渐调节水流量，重复步骤2，记录不同流量下的雷诺数。
4. 改变直管道的直径，重复步骤2和3，记录不同直径下的雷诺数。
五、实验结果分析：在实验过程中，观察到不同雷诺数下流体的流动形态发生了变化。
当雷诺数较小时，流体流动趋向于层流，流线整齐、平行；当雷诺数增大时，流体流动趋向于湍流，出现涡流、乱流等现象。
实验中发现，当流量增加时，雷诺数也随之增加，流动状态从层流逐渐过渡到湍流。
这表明流体流动趋向于湍流与流量大小有关，流量增加会增大流体的惯性力，促使流体产生湍流。
另外，实验还发现，当直管道的直径减小时，雷诺数也随之减小，流动状态从湍流逐渐过渡到层流。
这说明直管道内部流体的速度变化较小，层流较为稳定。
通过实验结果分析，我们可以得出结论：1. 流体的流动趋向于湍流与流量的大小有关，流量增加会增大流体的惯性力，促使流体产生湍流。
2. 流体的流动趋向于层流与直管道内部的速度变化有关，直管道内部速度变化较小时，层流较为稳定。
六、实验总结：通过本次雷诺演示实验，我们深入了解到了流体的层流和湍流的特性以及雷诺数的概念和意义。
实验结果表明，雷诺数是描述流体流动状态的重要参数，在不同流量和直径条件下，流体流动的性质和形态会发生明显的变化。
雷诺实验操作流程
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实验一 雷诺演示实验指导书(含演示操作)
流体流型演示实验一、实验目的1.观察流体在管内流动的不同流型。
2.测定下临界雷诺数Rec 。
二、基本原理流体流动有三种不同型态, 即层流（或称滞流, Laminar flow ）、过渡流（Transitional flow ）和湍流（或称紊流, Turbulent flow ）。
这一现象最早是由雷诺（Reynolds ）于1883年发现的。
流体作层流流动时, 流体质点作平行于管轴的直线运动, 且在径向无脉动；流体作湍流流动时, 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；过渡流是介于上述两者之间的一种不稳定流动型态。
流体流动型态可用雷诺准数（Re ）来定量判断。
雷诺准数是一个由各影响变量组合而成的无因次数群（因次分析法获得）, 故其值不会因采用不同的单位制而不同。
但应当注意, 数群中各物理量必须采用同一单位制。
若流体在圆管内流动, 则雷诺准数可用下式表示：μρdu =Re （1）式中: Re —雷诺准数, 无因次；d —管子内径, m ； u —流体在管内的平均流速, m ／s ；—流体密度, kg ／m3；μ—流体粘度, Pa ·s 。
流体流动形态转变时的雷诺数称为临界雷诺数。
工程上一般认为, 流体在直圆管内流动时, 当Re≤2000（下临界雷诺数, 用Rec表示）时为层流；当Re>4000（上临界雷诺数）时为湍流；当Re在2000至4000范围内, 流动处于过渡流状态, 可能是层流, 也可能是湍流, 或者是二者交替出现, 要视外界情况而定, 一般称这一雷诺数范围为过渡区。
式（1）表明, 对于一定温度的流体, 在特定的圆管内流动, 雷诺准数仅与流体流速有关。
本实验即是通过改变流体在管内的速度, 观察在不同雷诺准数下流体的流动型态。
三、实验装置及流程实验装置如图1所示。
主要由玻璃实验导管、流量计、流量调节阀、低位水槽、循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成, 演示主管路为mm硬质玻璃。
雷诺演示实验
雷诺演示实验一、实验目的1 观察流体流动时的不同流动型态2 观察层流状态下管路中流体的速度分布状态3 熟悉雷诺准数（Re ）的测定与计算4 测定流动型态与雷诺数（Re ）之间的关系及临界雷诺数二、实验原理流体在流动过程中由三种不同的流动型态，即层流、过渡流和湍流。
主要取决于流体流动时雷诺数Re 的大小，当Re 大于4000时为湍流，小于 2000 时为层流，介于两者之间为过渡流。
影响流体流动型态的因素，不仅与流体流速、密度、粘度有关，也与管道直径和管型有关，其定义式如下：μρdu R =式中： d 管子的直径 m u 流体的速度 m/s ρ 流体的密度 kg/m 3 μ 流体的粘度 Pa · s三、实验装置雷诺演示实验装置如图1.1所示，其中管道直径为20 mm 。
图1.1 雷诺演示实验装置图1—有机玻璃水槽；2 —玻璃观察管；3 —指试液；4，5 —阀门；6 —转子流量计四、实验步骤1 了解实验装置的各个部件名称及作用，并检查是否正常。
2 打开排空阀排气，待有机玻璃水槽溢流口有水溢出后开排水阀调节红色指示液，消去原有的残余色。
3 打开流量计阀门接近最大，排气后再关闭。
4 打开红色指示液的针形阀，并调节流量（由小到大），观察指示液流动形状，并记录指示液成稳定直线，开始波动，与水全部混合时流量计的读数。
5 重复上述实验3～5次，计算Re临界平均值。
6 关闭阀1、11，使观察玻璃管6内的水停止流动。
再开阀1，让指示液流出1～2 cm 后关闭1，再慢慢打开阀9，使管内流体作层流流动，观察此时速度分布曲线呈抛物线形状。
7 关闭阀1、进水阀，打开全开阀9排尽存水，并清理实验现场。
五、数据处理及结果分析1 实验原始数据记录见下表：序号 1 2 3 4 5 6q（l/h）U(m/s)Re2 利用Re的定义式计算不同流动型态时的临界值，并与理论临界值比较，分析误差原因。
六、思考题1雷诺数的物理意义是什么？2 有人说可以只用流体的流速来判断管中流体的流动型态，当流速低于某一数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以只用流速来判断流体的流动型态？。
实验一雷诺实验
技能训练三精馏塔操作仿真训练●训练目标能利用仿真系统操作精馏塔。
●训练准备熟悉工艺流程及原理。
本单元是一种加压精馏操作，原料液为脱丙烷塔塔釜的混合液，分离后馏出液为高纯度的C4产品，残液主要是C5以上组分。
67.8℃的原料液经流量调节器FICl01控制流量(14056kg／h)后，从精馏塔DA405的第16块塔板(全塔共32块塔板)进料。
塔顶蒸气经全凝器EA419冷凝为液体后进入回流罐FA408；回流罐FA408的液体由泵GA412A／B抽出，一部分作为回流液由调节器FCl04控制流量(9664kgm)送回DA405第32层塔板；另一部分则作为产品，其流量由调节器FCl03控制(6707kg／h)。
回流罐的液位由调节器LCl03与FCl03构成的串级控制回路控制。
DA405操作压力由调节器PCI02分程控制为5.0kg／m2，其分程动作如图3-34所示。
同时调节器PCI01将调节回流罐的气相出料，保证系统的安全和稳定。
图3－34 调节阀PVl02分程动作示意图塔釜液体的一部分经再沸器EA408A／B回精馏塔，另一部分由调节器FCl02控制流量(7349kg／h)，作为塔底采出产品。
调节器LCl01和FCl02构成串级控制回路，调节精馏塔的液位。
再沸器用低压蒸汽加热，加热蒸汽流量由调节器TCl01控制，其冷凝液送FA414。
FA414的液位由调节器LCl02调节。
其工艺流程如图3-35所示。
图3-58 精馏塔单元带控制点工艺流程图●训练步骤（要领）（一）冷态开车进料前确认装置冷态开工状态为精馏塔单元处于常温、常压、氮气吹扫完毕的氮封状态，所有阀门、机泵处于关停状态、所有调节器置于手动状态。
1.进料及排放不凝气(1)打开PVl01(开度>5％)排放塔内不凝气；(2)打开FVl01(开度>40％)，向精馏塔进料；(3)进料后，塔内温度略升、压力升高；当压力升高至0.5atm(表)时(4)控制塔顶压力大于1.0atm(表)，不超过4.25atm(表)。
雷诺演示实验(教案)
三、雷诺演示实验
a.讲解雷诺演示实验的装置；
b.按雷诺演示实验方案一边讲解，一边演示实验，强调关键步骤和注意事项。
教学过程
四、学生分组进行实验
将学生分为10人一组，3位同学每人一个秒表进行计时，1位同学测量温度值，1位同学测量计量水箱体积，1位同学保证水箱始终处在溢流状态，1位同学负责调节控制流刑，1位同学负责协助观察流刑，1位同学进行数据记录，1位同学负责协调合作。实验过程中进行角色互换。
五、设置讨论
六、总结点评各组实验的效果
教学过程
一、导入：
在实际化工生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动现象。故而了解流体的流动形态极其重要。1883年，物理学家雷诺先生最先在实验装置中发现层流和湍流两种形态，两种流型间有临界点，结合雷诺准数Re加以区别上下临界点。根据本实验装置便于观察，结构简单的特点，可使同学们对管路中流体流动形态有更好的认识。
五、设置讨论
a、液体流态与哪些因素有关?为什么外界干扰会影响液体流态的变化?
b、雷诺数的物理意义是什么？为什么雷诺数可以用来判别流态？
c．临界雷诺数与哪些因素关？为什么上临界雷诺数和下临雷诺数不一样？
d．为什么要保持微量溢流？
e．是否可以用流速直接判断管路中的流体形态，如果可以，有何条件？
f．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层湍流的判据？本实验中如在相同条件下（环境、温度、仪器设备等）测出下临界雷诺数与所测上临界雷诺数有何异同？为什么？试计算雷诺数与教材雷诺准数分析比较，解析原因。
了解管路中流体的速度分布和正确判断流态
教学难点
演示实验1 雷诺实验
114Ⅱ 化工原理演示实验3. 9 雷诺实验3. 9. 1 实验目的1. 观察流体在圆形直管内的两种不同流动型态,2.确定临界雷诺数，3.观察流体在圆形直管内作层流运动时的速度分布。
3. 9. 2 实验内容和要求1. 观察层流和湍流现象，观察层流时的速度分布， 2．在高位槽液面稳定不变的情况下, 测定从层流变为湍流时的临界Re 和不同流动型态下的Re,3. 9. 3 实验原理流体的流动有两种不同的型态----层流和湍流, 流体作层流运动时, 流体质点仅作平行于管轴方向的直线运动, 流体层之间无相互混合；流体作湍流运动时, 流体质点在沿管轴方向流动的同时, 还作杂乱无章的无规则运动。
雷诺数是判断流体流动形态的特征数, 当流体在圆管内流动时, 雷诺数Re 的计算式为：μρdu =Re （3-9-1）式中: d-----管子内径, m, u-----流速, m/s,ρ----流体密度, kg/m3, μ----流体粘度, Pa ·s由上式可以看出, 一定温度的流体在特定的管路中流动时, 雷诺数仅与流速有关, 本实验通过改变水在管内的流速, 观察流体在管内流动型态的变化。
通常, Re<2000时, 流动型态为层流, Re>4000时为湍流, 2000<Re<4000时, 有时为层流, 有时为湍流, 与环境有关。
雷诺实验对外界环境要求较高, 应该避免振动和高位槽液位波动等因素的影响。
3. 9. 4 实验装置和流程雷诺实验装置和流程如图3-9-1和3-9-2所示, 由图3-9-2可知, 高位水槽6由自来水管供水, 其中设有进水稳流装置4和保持液位稳定的溢流槽5, 多余的水由管7排入下水槽（保持有少许溢流即可）。
高位玻璃瓶1中装有着色水, 经阀2 注入管8 中心。
实验时打开水流量控制阀9, 水即进入供观察用的玻璃管8中, 经转子流量计10计量后排入下水槽。
调节阀2 , 着色水即可通过细针进入玻璃管8的中心处。
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流体流型演示实验
一、实验目的
1、观察流体在管内流动的不同流型。
2、测定下临界雷诺数Re c 。
二、基本原理
流体流动有三种不同型态，即层流（或称滞流，Laminar flow ）、过渡流（Transitional flow ）和湍流（或称紊流，Turbulent flow ）。
这一现象最早是由雷诺（Reynolds ）于1883年发现的。
流体作层流流动时，流体质点作平行于管轴的直线运动，且在径向无脉动；流体作湍流流动时，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；过渡流是介于上述两者之间的一种不稳定流动型态。
流体流动型态可用雷诺准数（Re ）来定量判断。
雷诺准数是一个由各影响变量组合而成的无因次数群（因次分析法获得），故其值不会因采用不同的单位制而不同。
但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。
若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：
μρdu =
Re （1）
式中：Re —雷诺准数，无因次；
d —管子内径，m ； u —流体在管内的平均流速，m ／s ；
ρ—流体密度，kg ／m 3；
μ—流体粘度，Pa ·s 。
流体流动形态转变时的雷诺数称为临界雷诺数。
工程上一般认为，流体在直圆管内流动时，当Re ≤2000（下临界雷诺数，用Re c 表示）时为层流；当Re>4000（上临界雷诺数）时为湍流；当Re 在2000至4000范围内，流动处于过渡流状态，可能是层流，也可能是湍流，或者是二者交替出现，要视外界情况而定，一般称这一雷诺数范围为过渡区。
式（1）表明，对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。
本实验即是通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体的流动型态。
三、实验装置及流程
实验装置如图1所示。
主要由玻璃实验导管、流量计、流量调节阀、低位水槽、循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成，演示主管路为220⨯φmm 硬质玻璃。
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图1 流体流型演示实验
1－红墨水储槽； 2－溢流稳压槽； 3－实验导管； 4－转子流量计；
5－循环泵； 6－上水管； 7－溢流回水管； 8－调节阀； 9－储水槽
实验前，先将水充满低位水槽，然后启动循环水泵，待水充满稳压溢流水槽后，开启流量调节阀。
水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、实验导管和流量计，最后流回低位贮水槽。
水流量的大小，可由流量调节阀调节。
示踪剂采用红墨水，它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴，注入实验导管。
细孔玻璃注射管（或注射针头）位于实验导管入口的轴线部位。
注意：实验用的水应清洁，红墨水的密度应与水相当，装置要放置平稳，避免震动。
四、演示操作
（1）层流流动型态
实验时，先少许开启调节阀，将流速调至所需要的值。
再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并作精细调节，使红墨水的注人流速与实验导管中主体流体的流速相适应，一般略低于主体流体的流速为宜。
待流动稳定后，记录主体流体的流量。
此时，在实验导管的轴线上，就可观察到一条平直的红色细流，好像一根拉直的红线一样。
（2）湍流流动型态
缓慢地加大调节阀的开度，使水流量平稳地增大，玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。
此时可观察到，玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流，开始发生波动。
随着流速的增大，红色细流的波动程度也随之增大，最后断裂成一段段的红色细流。
当流速继续增大时，红墨水进入试验导管后立即呈烟雾状分散在整个导管内，进而迅速与主体水流混为—体，使整个管内流体染为红色，以致无法辨别红墨水的流线。
实验总结参考问题：
1、流体的流型有哪几种？你在本实验中观察到的现象是什么？
2、流型的判断依据是什么？
3、如何测定雷诺数？。