化工原理实验思考题
实验一：柏努利方程实验
1．关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H并回答以下问题：
（1）各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什么？这一高度的物理意义是什么？答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。
2
这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u=0时动压头H 动u0，动2
流体没有运动就不存在阻力，即Σ h f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e=0，此时该式反映流体静止状态见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。
（2） A 、B、C、D、E测压管内的液位是否同一高度？为什么？答：A、B、C、D、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。
2．当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H/并回答以下问题：
（1）各H/值的物理意义是什么？答：当测压管小孔转到正对流向时H/值指该测压点的冲压头H/冲；当测压管小孔转到垂直流向时H/值指该测压点的静压头H/静；两者之间的差值为动压头H/动=H/冲-H/静。
2）对同一测压点比较H与H/各值之差，并分析其原因答：对同一测压点H>H/值，而上游的测压点H/值均大于下游相邻测压点H/ 值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σ h f 所致。
（3）为什么离水槽越远H与H/差值越大？
（4）答：离水槽越远流体阻力损失Σ h f 就越大，就直管阻力公式可以看出
l u
2
H f
1 u
与管长 l 呈正比。
f
d 2
3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液
2 2 2 2
位高度 H u
c u
d u
ab p
cd p
ab H f l u
计算流量计阀门半开和全开 A 点以 2 2 2 d 2
及 C 点所处截面流速大小。
答：注： A 点处的管径 d=（m ） ;C 点处的管径 d=（m ）
A 点半开时的流速：
u
A 半
Vs 4
0.08 4 0.135 （m/s ）
3600
d
2
3600
0.01452
A 点全开时的流速：
u
A 全
Vs 4
0.16
4
0.269 ( m/s )
3600
d 2
2
3600
0.01452
C 点半开时的流速：
u
c 半
Vs 4
0.08 4
0.1965 （m/s ）
3600
d
2
3600
2 0.0122
C 点全开时的流速：
u
c 全
Vs 4
0.16 4
0.393 （m/s ）
3600
d
2
3600 0.0122
实验
雷诺实验
体积流量：
90 10
3
2.5 10 5( 3 / )
V s 2.5 10 (m / s) s 3600
流速： V s 2.5 10 5 4 u s
2 0.1514(m/ s) A 0.0145 2
雷诺准数：
Re
du 0.0145 0.1514 998.73 1973
Re
1.111 10 3
1 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准 数的计算
过程，并提供数据完整的原始数据表。 答：根据观察流态，层流临界状态时流量为
90（ l/h ）
根据观察流态， 湍流临界状态时流量为 174（ l/h ） 体积流量：
3
Vs
174 10
4.83 10 5(m
3 /s ) s
3600 流速： 5
u
V
s 4.83 10
24
0.29269(m / s ) A 0.0145 2
雷诺准数：
du 0.0145 0.29269 998.73
Re 3
3815
1.111 10 3
同理，根据雷诺实验测定的读数计算其余各点的流量、流速和雷诺准数如原 始数据表所述。
2． 根据实验观察到的流态， 层流和湍流临界雷诺准数值与公认值有无差 距？原因
何在？
答：略有差距。主要原因在于实验设备测量精度和测量稳定性不高，其次是 流态显色墨水的注入量控制不当以及人为干扰产生的震动等。
3． 根据雷诺准数表示式， 你认为在什么条件下可以只用流速来判断流动 型态（如
层流、湍流）？
答：根据雷诺准数的四个影响因素： d 、u 、ρ、μ可知，在同一台实验装置 （即 管径 d ，且管子不变），水的温度不变（即 水的密度和黏度不变）以及 测试的人为环境不变时，可以依据前次的实验结果判断流态。
实验三 管道流体阻力的测定
1．测得水银—水差压计的读数为 R f （mH ）g ，证明 R f 与阻力的关系为： H f =·g
