化工原理实验思考题
实验一:柏努利方程实验
1
?/p>
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?/p>
,观测并记录各测压管?
的液柱高?/p>
H
并回答以下问题:
?/p>
1
?/p>
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。这一现象可通过柏努
利方程得到解释:
当管内流?/p>
u
=0
时动压头
0
2
2
?/p>
?/p>
u
H
?
?/p>
流体没有运动就不存在阻力?/p>
?/p>
Σ
h
f
=0
?/p>
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?/p>
见(
P31
?/p>
。这一
液位高度的物理意义是总能量(总压头)
?/p>
?/p>
2
?/p>
A
?/p>
B
?/p>
C
?/p>
D
?/p>
E
测压管内的液位是否同一高度?为什么?
答:
A
?/p>
B
?/p>
C
?/p>
D
?/p>
E
测压管内的液位在同一高度(排除测量基准和人为误差?/p>
。这一现象说明各测
压管总能量相等?/p>
2
?/p>
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:
?/p>
1
?/p>
?/p>
H
/
值的物理意义是什么?
答:当测压管小孔转到正对流向?/p>
H
/
值指该测压点的冲压头
H
/
?/p>
;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
/
?/p>
;两者之间的差值为动压?/p>
H
/
?/p>
=H
/
?/p>
-H
/
?/p>
?/p>
?/p>
2
?/p>
对同一测压点比?/p>
H
?/p>
H
/
各值之差,并分析其原因?/p>
答:对同一测压?/p>
H
?/p>
H
/
值,而上游的测压?/p>
H
/
值均大于下游相邻测压?/p>
H
/
值,原因显然是各?/p>
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?/p>
Σ
h
f
所致?/p>
?/p>
3
?/p>
为什么离水槽越远
H
?/p>
H
/
差值越大?
?/p>
4
?/p>
答:
离水槽越远流体阻力损?/p>
Σ
h
f
就越大,
就直管阻力公式可以看?/p>
2
2
u
d
l
H
f
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
与管
?/p>
l
呈正比?/p>
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,观察其的液位高度
H
//
并回答以下问
题:
?/p>
1
?/p>
与阀门半开时相比,为什么各测压管内的液柱高?/p>
H
//
出现了变化?
答:从采集的数据可以看出,阀门全开时的静压头或冲压头与半开时相比,各对应点的压头均?/p>
于半开时的静压头或冲压头,因为直管阻力
Hf
与流速呈平方比(公式
3-1
?/p>
?/p>
?/p>
2
?/p>
为什?/p>
C
?/p>
D
两点的静压头变化特别明显?/p>
答:由于测压?/p>
C
?/p>
D
两点所对应的管道内径小于两侧为
φ
12mm
,因此在相同流量的条件下
C
?/p>
D
两点所对应的管道内的流速大于两侧的流速,
根据柏努利方程机械能守恒定律?/p>
?/p>
C
?/p>
D
两点?
动能
2
2
2
2
d
c
u
u
?/p>
?/p>
2
2
ab
u
时,
C
?/p>
D
两点的静压能
?/p>
cd
p
?/p>
?/p>
ab
p
。此外从
2
2
u
d
l
H
f
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
直管阻力?
式可以看出,
l
?/p>
d
产生的阻力损?/p>
Σ
h
f
?/p>
C
?/p>
D
两点的静压能也有一定的影响?/p>