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用压力表测定大气压并记录数据。
打开气阀,使容器内自由液面上的压强与外部的大气压强相同,即p0=pa。
观察各测压管的液面。
(2)将小容器降低到适当位置,待水面稳定之后,读出各管的液面高度,记录数据。
(3)关闭气阀,使小容器上升至液面高于大容器液面至适当位置,此时p0>pa,待液面稳定后,读出各管的液面高度,记录数据。
(4)打开气阀,待液面稳定后关闭气阀,将小容器下降至液面低于大容器液面,待液面稳定后,此时p0<pa,读出各管的液面高度,记录数据。
五.实验数据记录
(1)测量值:
ZA=mm;
ZB=mm;
pa=mmHg(气压表编号:
)
(2)记录数据:
(单位:
mm)
测管编号
初始读数
p0>pa
p0<pa
读数
相邻差
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
六.计算
(1)计算大容器内表面压强p0
所选计算测管
容器表面压强p0
相对压强值
绝对压强值
1-2-3-4
7-8
9-10
11-12
13-14
(2)计算A、B两点的压强
编号
测压管高度
测压管水头
A
B
(3)求未知液体的重度。
p0>pa时,γ2´
=
p0<pa时,γ2´
´
γ2=
七.思考题
1.装置中,在各种情况下,有哪些液面为等压面?
2.用水、酒精、水银做测压计,哪种情况精度较好?
为什么?
实验二流线演示实验
通过演示实验理解流线的性质:
不可相交、不可转折,为直线或一条光滑曲线。
流线仪
三.实验步骤
在流线仪上放置形状盘,启动循环泵,等待约半分钟,循环的机油会在流线仪上显示出一条条线条,线条形状即为流线的形状。
观察流线形状,并注意流线形状的变化。
四.思考题
1.流线与迹线有什么不同?
2.改变形状盘的位置,流线的分布是否改变?
实验三伯努利方程实验
1.加深对连续性方程和伯努利能量方程的理解;
2.了解测压管水头线和总水头线的意义和绘制方法。
能量方程实验台
1.过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。
水流在不同管径、不同高程的管路中流动时,三种能量不断的相互转化,通过设置测速管和测压管可了解能量变化的实际情况。
2.过水断面总水头H=Z+
+
测压管水头Hp=Z+
1.排除各管中的空气,整理好接头,防止漏水。
2.关闭闸门,启动水泵,待水箱稳定后观测并读记1-6管读数,记入表2。
3.开闸门,使管中通过一定的流量Q,使测压管小孔侧对水流方向,当水面稳定后读记各管(1-6)读数。
再使测压管小孔正对水流方向,水面稳定后,读记1-6管读数。
记入表2。
4.全开闸门,使管中流量Q达到最大值,使测压管小孔测对水流方向,当水面稳定后读记各管(1-6)读数。
再使测压管小孔正对水流方向,水面稳定后,读记管1-6读数。
5.用水桶接约1分钟的管中最大流量时的水量,测其体积。
并测出当时水温,一并记入表3。
6.关闭闸门后停泵。
五.实验数据记录及计算
表1管段长度和直径
管段号
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
管段长(m)
管径(mm)
表2数据记录和计算
Q=0
Z+
Q<Qmax
Q=Qmax
注:
取α=1.0计算。
表3
水温(℃)
运动粘度系数υ
集水时间t(s)
体积V(L)
流量Q=V/t
流速v1=Q/A1
流速v2=Q/A2
计算:
1.最大流量时的总水头损失:
hw1-6=。
2.绘制Q=0和Q=Qmax时的测压管水头线和总水头线。
六.思考题
1.试比较u和ν的不同。
2.测压管水头线的变化和总水头线的变化是否总是一致?
3.分析实验误差的产生原因,可以如何改进?
实验四雷诺演示实验
了解液体流动的层流和紊流两种形态,并观察临界状态及转变过程。
雷诺实验演示仪
1.雷诺数Re=νd/υ,当Re<2300时,为层流;
当Re>4000时,为紊流;
2300<Re<4000时,为临界状态。
因此,可通过改变实验中的水流流速,改变水流的流态,进行流态观察。
2.上临界流速是指由层流向紊流过渡的临界流速;
下临界流速是指由紊流向层流过渡的临界流速。
相应的雷诺数为上临界雷诺数和下临界雷诺数。
1.层流→临界流→紊流
水箱上水,保持微小溢流,微开出水阀门和颜色水阀门,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开始微微颤动,此时为临界状态。
继续开大出水阀,使出流流速再加大,此时颜色水完全掺混,水流为紊流状态。
2.紊流→临界流→层流
轻微关小调节阀,逐渐重新出现波浪形的线条。
继续轻微关小调节阀,颜色水会逐渐恢复为细线。
注意观察并判断相应的流动形态。
五.思考题
1.液体的流动形态由哪些因素决定的?
2.上临界雷诺数和下临界雷诺数是否相等?
实验五阻力系数测定实验
进一步理解伯努利方程,了解沿程阻力系数和局部阻力系数的测定、计算方法。
多功能水力实验台
1.伯努利方程:
Z1+
=Z2+
+hw12
2.水流阻力分为沿程阻力hf和局部阻力hm:
hf=λ
hm=ζ
(一)沿程阻力系数实验
1.关闭测点1、2、3、4、7、8、9、10的小阀门。
2.打开阀门2、4、5、7、8。
3.关闭阀门3、6、9。
4.开泵,调节阀门4,使测压管5、6中出现高差。
记录读数。
5.用计量箱量测流量。
记录数据。
(二)局部阻力系数实验
1.关闭测点1、2、3、4、5、6的小阀门。
2.调节球阀至某一开启度。
3.打开阀门2、3、6、7、8。
4.关闭阀门4、5、9。
5.开泵。
调节阀门3,使测压管7、8、9、10中出现压差。
6.用计量泵量测流量,记录数据。
五.数据记录和计算
(一)沿程阻力系数实验记录
表1d=mmL=m
NO
h5(cm)
h6(cm)
△h(cm)
V(cm3)
t(s)
Q(cm3/s)
ν(cm/s)
λ
(二)局部阻力系数实验记录
表2d=mmL1=mL2=m
开启度
h7(cm)
h8(cm)
△h1(cm)
h9(cm)
h10(cm)
△h2(cm)
2△h2-△h1(cm)
半开
全开
ζ
1.分析误差产生的原因。
2.实验中流量不同对λ、ζ的值有何影响?
实验六文丘里流量系数测定实验
深入理解连续性方程和伯努利方程,掌握文丘里流量计测定流量的原理,了解文丘里流量系数的测定方法。
1.由伯努利方程可知:
取α1=α2=1.0,忽略水头损失,则有:
-
=(Z1+
)-(Z2+
)=△h
又∵Q=
=
∴Q=
=K
2.由于实际流动存在水头损失,所以实际流量Q0要略小于理论流量Q,则流量系数μ=
1.记录仪器常数d1、d2,并算出K值。
2.关闭测点4、5、6、7、8、9、10的小阀门。
3.打开阀门2、3、4、5、6、8及球阀,关闭阀门9。
4.阀门7先调为较小开度。
5.开泵,缓慢开启阀门7,使测压板压差读数较大。
五.实验数据记录和计算
d1=mm;
d2=mm;
K=
h1(cm)
h2(cm)
△t(s)
Q0(cm3/s)
μ
实验七孔口管嘴出流演示实验
1.观察孔口自由出流的水力特点。
2.注意不同类型管嘴自由出流的水力特点。
3.加深对流速系数、流量系数、收缩系数等概念的理解。
孔口、管嘴出流演示实验台
孔口、管嘴出流的流速公式为ν=ψ
(H0为作用水头)
流量公式为Q=μω
流量系数μ=ψε
开动水泵,待水箱稳定并保持微小溢流,转动旋转圆盘,逐次改变孔口的形式和管嘴的形式,观察出流状态。
注意管嘴出流时出现真空的情况。
1.简要说明孔口出流和管嘴出流的特点。
2.相同大小的孔口和管嘴,在相同作用水头下,流量和流速是否相同?
实验八明渠水流演示实验
1.观察在不同底坡情况下矩形水槽中非均匀流水面曲线的变化规律;
2.观察水流流过宽顶堰时的水力现象;
3.观察水跃发生的水力现象及特点。
明渠水流演示槽
1.流态判别:
实际测量某断面水深h。
若h>hk,水流为缓流;
若h<hk,水流为急流。
2.判别水面曲线类型:
沿流动方向测量水深。
若水深逐渐增加,水面曲线为a型或c型;
水深逐渐减少,则水面曲线为b型。
3.宽顶堰出流形式判别:
实际测量堰顶水深。
若堰顶水深小于临界水深,宽顶堰为自由出流;
否则,为淹没出流。
1.提高尾门,使之不会影响水流流动;
2.接通电源并打开进水阀门,水流稳定后,测量流量并计算临界水深;
3.观察并测量宽顶堰上下游水深变化,判别水流态及水面曲线类型;
4.观察宽顶堰水流现象,测量堰顶水深,判别宽顶堰出流形式;
适当降低尾门,使尾门处水流为缓流状态,观察明渠水流由急流向缓流过渡时产生的水跃现象。
观察并测量宽顶堰的淹没出流。
1.判别急流缓流的方法有哪些?
2.水跃有哪几种类型?
3.说明宽顶堰的自由出流和淹没出流的水力特点。
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