雷諾實驗裝置指導（dǎo）書

雷諾實驗裝置指導（dǎo）書

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主頁 > 技術文章 > 雷（léi）諾（nuò）實驗裝置指導書 2025-07-15

一、雷諾實驗裝（zhuāng）置指導書-概述
在實際化工生產中，許多過程都涉及到流體流動的內部細節，尤其是流體的流動現象（xiàng）。故而了解流體的流動形態極其重要。本實驗裝置便於觀察，結構（gòu）簡單能（néng）使（shǐ）學生對流體流動的兩種形態有更好的認（rèn）識。
二、實驗目的
觀察流體在管內流動時的兩種不同型（xíng）態。
觀察層流狀態下管路中流體速度分布狀態。
測定流動形（xíng）態與雷諾數Re之間的關係及臨界雷諾數值（zhí）。
三、實驗內容（róng）
根據測定（dìng）參數計算Re並判斷流體流動的流型；
確定臨界雷諾值
四、實驗原理
流體在管道中流動，有（yǒu）兩種不同的流動狀態，其阻力性質也不同。在實（shí）驗過程中，保持水箱（xiāng）中的水位恒定，即水頭H不變（biàn）。如果管路尾部閥門開啟（qǐ）較小，在管路中（zhōng）就（jiù）有穩定的平均流（liú）速v，這時候如果微啟顏色水盒閥門，帶色水就會（huì）與（yǔ）無色水在管路中沿軸線同步向前流動，帶色水呈一條帶色直線，其流動（dòng）質點沒有垂直於主流方向的（de）橫向運動，帶色水線（xiàn）沒有與周圍的液體混（hún）雜，層次分明的在管路中（zhōng）流動。此時，在速度較小（xiǎo）而粘性（xìng）較大和慣性力較小的情況下運動，為層流運動。如果將尾部（bù）閥門逐漸開大，管路中的帶色直線出現脈動，流體質（zhì）點還沒有出現相互交（jiāo）換的現象（xiàng），流體的流動呈臨界狀態。如果將尾部（bù）閥門繼（jì）續開大，出現流動質點的橫（héng）向脈動，使色（sè）線完全擴散與無色水混合，此時流（liú）體的流動狀態為紊流運動。
由於雷諾（nuò）數：

式（shì）中：d ─管徑（m）
v－流體流速（m/s）

－流體的運動粘度（m ²/s）
根據（jù）連續（xù）方（fāng）程：A·v= Q
式中：A－管路（lù）的橫截麵積（m²）

Q ─ 流量（m³/s）
實（shí）驗時（shí）我們測出在Δt時間內流（liú）入計量水箱中流體的體積ΔV，然後據公式:流量

，就可根據流量（liàng）值計算出流體（tǐ）的流速，進而得出流體在不同流態（tài）時的雷諾數。
雷諾準數是判斷流體流動類型的準數，一般認為，Re≤2000為層流；Re≥4000為湍流；2000＜Re＜4000為不穩（wěn）定的過渡區。
對於一（yī）定溫度的液體，在特定的圓管內流動，雷諾（nuò）準數僅與流速有關。本實驗是以水為介質，改變水在圓管內的流速，觀察在不同雷諾準數下流體流動類型的變化。
五、實驗裝（zhuāng）置流程圖

1 試劑（jì）盒 2 試劑調節閥 3 高（gāo）位水槽 4 雷諾管（guǎn） 5 水量（liàng）調節閥 6 計量（liàng）水箱 7 進水閥 8、9 排水閥
圖1-1 雷諾實驗（yàn）流程圖

六、操作步驟
1.啟動（dòng）水泵（bèng），向穩（wěn）壓水箱注水（shuǐ）。調節進水閥門和尾部閥門，使水箱的水位達到溢流，並始終保持（chí）很微小的溢流。使實驗管中的水流保持穩（wěn）定而較小的流速。
2.將普通（tōng）鋼筆水倒進顏色水盒。開啟（qǐ）下（xià）部小閥門，使顏色水從細管中流（liú）出，此時，可看到實（shí）驗管中的顏色水（shuǐ）細流與管中的水流同步在直管中沿軸線向前流動，色液呈現一（yī）條細直流線，這（zhè）說明（míng）在此流態下（xià），流體的質點沒有（yǒu）垂直於主流的橫（héng）向運動，顏色水沒有與周圍的液體混雜，而是層次分明的向前流動（dòng）。此時的流體即為層流。（若看不到這種現象，可再仔細調節（jiē）上水閥門（mén）和尾部閥（fá）門，直到看到有色直線為止）
3.逐漸緩慢開（kāi）大上水（shuǐ）閥（fá）門和尾部閥門，可以觀察到有色色線開始出現脈動，但流體質點還沒有達（dá）到相互（hù）交換（huàn）的程度，此時，即象（xiàng）征為流體流動狀態開始轉換的臨界狀態（tài）（上臨界點），此時的流速即為（wéi）上臨界流速。
4.繼（jì）續開大閥門，即會出現（xiàn）流體質點的橫向脈動，繼而色線會被（bèi）全部擴散與水混合，此時的流（liú）態即為紊流。此後，如果把閥門逐漸關小，關小到一定開度時，又可以觀察到流體（tǐ）的（de）流態從紊流轉變到層流的臨界（jiè）狀態（下臨界點）。繼續關小閥門，實驗管中會再次出現（xiàn）細直色（sè）線，流體流態轉變為層流。
5.在上述各種流態下，用數字型計量水箱測量出水流的體積流量並測記流體（tǐ）的溫度。
6.將測試結果記入實驗記錄（lù）表（biǎo）中。計（jì）算（suàn）臨界雷諾（nuò）數Re_k
七（qī）、注意事項
1.在測定層流現象時，指示液（yè）的流速必須小於（yú）或等於觀察管內的流速（sù）。若大於觀察（chá）管內的流速則無法看到一條直線，而是和湍流一樣的渾濁現象。
2.注意在實驗台周圍（wéi）不得有外加的幹擾。實驗者調（diào）節好後手應該不接觸設備，避免實驗現象的不正常（cháng）。
八、實驗（yàn）數（shù）據處理
基本數據（jù）
水（shuǐ）的黏度： Pa·s；水的（de）密（mì）度： kg/m³；
水的溫（wēn）度： ℃；實驗管內徑（jìng）： m。
1.實驗數據記錄

2.實驗（yàn）報告（gào）內容：將實（shí）驗（yàn）數據（jù）和數據整理結果列在表格中。
九、設備（bèi）主要配置及（jí）技術參數
1.實（shí）驗裝置主要是（shì）由水箱、實驗（yàn）管、試劑盒、PPR管路、閥門和不鏽鋼台架等組成。
2.實驗管：內（nèi）徑16mm、長1200mm的透明有機玻（bō）璃管，便於學生觀察玻璃管內詳細的（de）實（shí）驗經過及（jí）現象。本實驗主要是通過調節水量控製閥來改變流體流經（jīng）管的流速並觀察指示液隨流速改變的流（liú）動形態。
3.試劑盒（hé）：容積大於300ml。指示液為紅（hóng）墨水或其（qí）它顏（yán）色鮮豔的液體。通過指示液控製閥由尖嘴流入實驗管中。
4.實驗水箱：透明有機玻璃，外形尺（chǐ）寸：300X380X550，有效容積大（dà）於35L。溢流口是為了保證水槽內的水維持溢流（liú）穩定狀態。出水口是為了方便清洗水槽。
5.蓄（xù）水箱：硬質PVC材質，外形（xíng）尺寸：480X420X400，容積大於50L。
6.計量水箱：透明有機玻璃材質，外（wài）形尺（chǐ）寸：300X200X220，有效計量容積大於8L。
7.實驗所用流體為水（shuǐ），框架為不鏽鋼材質，結構緊湊，外形美觀，裝置流程簡單，操作方便。
8.潛水泵：AP3500型，電壓220-240V,50Hz，60W，揚程2.3m，流量2000L/h。
9.外形尺寸：1600×450×1500。

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臨界流速V_K
（m/s）

實驗（yàn）管內徑
d=0.014m
水溫： ℃

平均雷諾數（shù）Re=