华科流体力学教学实验指导书新购入设备样本.doc
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1、 静水压强试验 (Experiment of Stastic Hydraulics Pressure)一、试验目标要求、1、掌握用测压管测量流体静压强技能;2、验证不可压缩流体静力学基础方程;3、经过对很多流体静力学现象试验分析研讨,深入提升处理静力学实际问题能力。4、巩固绝对压强、相对压强、真空度概念。二、试验装置、 图1.1 静水压强试验装置图1、测压管;2、带标尺测压管;3、连通管;4、真空测压管;5、U型测压管;6、通气阀;7、加压打气球; 8、截止阀;9、油柱;10、水柱;11、减压放水阀。说明:1、 全部测压管液面标高均以标尺(测压管2)零读数为基准;2、 仪器铭牌所注、系测点B、
2、C、D标高;若同时取标尺零点作为静力学基础方程基准点,则、亦为、;3、 本仪器全部阀门旋柄顺管轴线为开。三、试验原理、1、在重力作用下不可压缩流体静力学基础方程为:+ = 或: (1.1)式中: 被测点在基准面以上位置高度; 被测点静水压强,用相对压强表示,以下同; 水箱中液面表面压强; 液体容重; 被测点液体深度。 另对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管,应用等压面原理可得油比重有下列关系: = = (1.2) 据此可用仪器直接测得四、试验方法和步骤、1、搞清仪器组构及其使用方法,包含:1)阀门开关;2)加压方法 关闭全部阀门(包含截止阀),然后用打气球充气;3)减压方法 开启筒底阀11
3、放水;4)检验仪器是否密封 加压后检验测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降,表明漏气,应查明原因并加以处理。2、统计仪器编号及各常数(记入表1.1)。3、量测点静压强(各点压强用厘米水柱高表示)。1)打开通气阀6(此时0=0),统计水箱液面标高和测管2液面标高(此时=);2)关闭通气阀6及截止阀8,加压使形成00,测记及;3)打开放水阀11,使形成00(要求其中一次0,即),测记及。4、测出4# 测压管插入小水杯中深度(现场)。 5、测定油比重。1)开启通气阀6,测记;2)关闭通气阀6,打气加压(00),微调放气螺母使U型管中水面和油水交界面齐平(图1.2),测记及(此过程反复进行三次);3
4、)打开通气阀,待液面稳定后,关闭全部阀门;然后开启放水阀11降压(00),使U型管中水面和油面齐平(图1.3),测记及(此过程亦反复进行三次)。五、试验结果及要求、1、统计相关常数 试验台号:No. 各测点标尺读数为:= = = = 9.810-3 2、分别求出各次测量时A、B、C、D点压强,并选择一基准面验证同一静止液体内 任意二点(C、D)()为常数。3、求出油容重。0 = 0.0080 N/cm3六、试验分析和思索题、1、试验分析:1)若再备一根直尺,怎样采取最简便方法测定0 ?最简单方法是,用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面垂直高度和,由式求得。2)如
5、测压管太细,对测压管液面读数将有何影响 ?设被测液体为水,如测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,会造成测量误差,毛细高度由下式计算: 式中,为表面张力系数;为液体容重;为测压管内径;为毛细升高。常温(=20)水,=7.28,=0.983。水和玻璃浸润角很小,可认为cos=1.0。于是有 (、单位均为)通常来说,当玻璃测压管内径大于10时,毛细影响可忽略不计。另外,当水质不洁时,减小,毛细高度也较静水小;当采取有机玻璃管作测压管时,浸润角较大,其较一般玻璃管小。假如用一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时全部有毛细现象,但在计算压差时,相互抵消了。 3)过C
6、点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是否等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,她仅相对管1、2及水箱中而言,这个水平面才是等压面。因为只有全部含有下列5个条件平面才是等压面:重力液体;静止;连通;连通介质为同一均质液体;同一水平面。上述问题中,管5和水箱之间不符合条件,所以,相对管5和水箱中液体而言,该水平面不是等压面。2、试验思索题:1)同一静止液体内测管水头线是一根什么线?2)当B0时,试依据统计数据,确定真空度大小及所在区域。 文 透 里 流 量 计 实 验 (Determine of flow with Venturi Pipe)一、试验目标和要求、1
7、、掌握文透里流量计原理。2、学习用比压计测压差和用体积法测流量试验技能。3、利用量测到收缩前后两断面1-1和2-2测管水头差,依据理论公式计算管道流量, 并和实测流量进行比较,从而对理论流量进行修正,得到流量计流量系数,即对文透里 流量计作出率定。 二、试验装置、 三、试验原理、1、文透里管是一个常见量测有压管道流量装置,属压差式流量计。它包含“收缩段”、“喉 道”和“扩散段”三部分,安装在需要测定流量管道上。在收缩进口断面1-1和喉道断面 2-2上设测压孔,连接比压计,经过量测两个断面测管水头差,就可计算管道理论 流量,再经修正得到实际流量。2、理论流量:水流从1-1断面抵达2-2断面,因为
8、过水断面收缩,流速增大。依据恒定总流 能量方程,若不考虑水头损失,速度水头增加等于测管水头减小(即比压计液面高差 ),这么我们就能够经过量测到建立两断面平均流速v1和v2之间一个关系: 假如我们假设动能修正系数,则其次,由恒定总流连续方程有: , 即所以 于是 解得 最终得到理论流量为 : 式中 3、流量系数:流量计流过实际流体时,因为两断面测管水头差中还包含了因粘性造成水头损失,流量应 修正为: 式中1.0,称为文透里流量计流量系数。流量系数除了反应粘性影响外,还包含了在推导理论流量时将断面动能修正系数 近似取为1.0带来误差。流量系数还表现了渐变流假设是否得到了严格满足这个原因。对于文透里
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