化工原理实验讲义
化学化工学院
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f实验一雷诺实验
一、实验目的
1、观察流体在管内流动的两种不同流型。2、测定临界雷诺数Rec。
二、基本原理
流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流，Lami
arflow）和湍流（或称紊流，Turbule
tflow），这一现象最早是由雷诺（Rey
olds）于1883年首先发现的。流体作层流流动时，其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，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，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，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：
Redu
（1－1）
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；Pas。层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，用Rec表示。工程上一般认为，流体在直圆管内流动时，当Re≤2000时为层流；当Re≥4000时为湍流；当Re在2000至4000范围内，流动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是湍流，或者是二者交替出现，这要视外界干扰而定，一般称这一Re数范围为过渡区。式（1－1）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1－1所示。主要由玻璃试验导管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、
循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成，演示主管路为202mm硬质玻璃。
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1－红墨水储槽；2－溢流稳压槽；3－实验管；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
图1－1流体流型演示实验装置示意图
实验前，先将水充满低位贮水槽，关闭流量计后的调节阀，然后启动循环水泵。待水充满稳压溢流水槽后，开启流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、试验导管和流量计，最后流回低位贮水槽。水流量的大小，可由流量计和调节阀调节。
示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴，注入试验导管。细孔玻璃注射管或注射针头位于试验导管人口的轴线部位。
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、r