雷诺数实验演示装置初探

雷诺数的测定实验报告雷诺实验及其数据处理雷诺实验一、实验目的要求1(观察层流、紊流的流态及其转捩特征;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、实验装置实验装置如下图所示:自循环雷诺实验装置图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。

三、实验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。

转捩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?4vd4Q??KQ ;K=?d???d?四、实验方法与步骤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。

? 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;? 待管中出现临界状态时，用重量法测定流量;? 根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较。

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 验名 称： 雷诺实验 学院： 环境与化学工程学院 专业： 化学工程与工艺 班级： 14化工02班 *名： *** 学号： *********** * ** 师： *** 日 期：2016年11月16日化工原理实验报告雷诺实验一、实验目的1．观察圆管内层流、紊流两种流动状态及其转换的现象。

2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。

二、实验装置图4-1 雷诺实验装置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．稳水孔板7．溢流板8．实验管道9．实验流量调节阀雷诺实验装置如图4-1所示；供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的状态，以提高进口前水体稳定程度。

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，可根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。

三、实验原理1．实际流体的流动会呈现出两种不同的型态，具有不同的运动特性。

它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。

层流，流层间没有质点混掺，质点作有序的直线运动；紊流则相反，流层间质点混掺，为无序的随机运动。

2．圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。

雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re ，作为判别流体流动状态的准则（4-1） （4-2） 式中 ——圆管直径，cm——流体的运动粘度，cm 2/s水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算(cm 2/s) （4-3） 3．判别流体流动状态的关键因素是临界速度。

临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。

流体从层流到紊流过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层流过渡时的速度称为下临界流速。

4．圆管中定常流动的流动状态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，对应于上、下临界速度的雷诺数，称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。

演示实验二雷诺实验一、实验目的1、建立对层流（湍流）和湍流两种流动类型的直观感性认识。

2、观测雷诺数与流体流动类型的相互关系。

3、观察层流中流体质点的速度分布。

二、基本原理流体的流动类型与雷诺数的关系。

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外，还有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，由此四个物理量组成的无因次数群Re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，在此区间流型可能表现为层流，也可能表现为湍流。

从雷诺数的定义式Re = d uρ/µ来看对同一个仪器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，即可求出雷诺数。

注意：雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免震动设施的房间内进行。

如果条件不具备，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，层流的雷诺数上界达不到2300，只能达到1600左右。

层流时红墨水成一线流下，不与水相混。

湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。

三、实验装置及仪器实验设备见图1：液面保持一定高度的水箱与玻璃测试管相连，水箱上放有颜色水瓶，用出口阀调节流量，用孔板流量计测定流量。

实验管道有效长度: L＝600 mm外径: D o＝30 mm内径: D i＝23.5mm孔板流量计孔板内径: d o＝9.0 mm四、实验步骤1. 实验前的准备工作(1) 必要时调整红水细管4的位置,使它处于实验管道6的中心线上。

(2) 向红水储瓶 2 中加入适量的用水稀释过的红墨水。

(3) 关闭流量调节阀7,打开进水阀3,使自来水充满水槽,•并使其有一定的溢流量。

(4) 轻轻打开阀门7,让流体水缓慢流过实验管道。

使红水全部充满细管道中。

2. 雷诺实验的过程(1) 同上面的三.1.(3)。