伯努利方程演示实验装置

伯努利方程演示实验装置

说 明 书

天津大学化工基础实验中心

目 录

一. 实验设备的特点 二. 实验设备主要技术数据 三. 实验的操作方法 五. 观察现象及实验结果 四. 使用实验设备应注意的事项

—、实验设备的特点

1．实验装置体积小，重量轻，使用方便，移动方便。 2．实验测试导管、测压管均用玻璃制成便于观测。 3．所有设备采用了耐腐蚀材料制成管中不会生锈。 二、实验装置的基本情况（流程图见图一）

不锈钢离心泵 SZ-037 型

低位槽 490×400×500 材料 不锈钢 高位槽 295×195×380 材料 有机玻璃 实验测试导管的结构尺寸见图二中标绘 三、实验的操作方法：

1. 将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关闭离心泵出口调节阀门及实验测试导管出口调节阀门而后启动离心泵。

2. 逐步开大离心泵出口调节阀当高位槽溢流管有液体溢流后，调节导管出口调节阀为全开位置。

3. 流体稳定后读取A、B、C、D截面静压头和冲压头并记录数据。 4. 关小导管出口调节阀重复步骤。

5. 分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结果。 6. 关闭离心泵，实验结束。 四、使用设备时应注意的事项：

1．不要将离心泵出口调节阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。

2．当导管出口调节阀开大应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵出口调节阀。 3．导管出口调节阀须缓慢地关小以免造成流量突然下降测压管中的水溢出管外。

4．注意排除实验导管内的空气泡。

5．离心泵不要空转和出口阀门全关的条件下工作。

五．观察现象及实验结果： （第一套） 实验导管出口开度位置（mmH2O柱） 全开标尺读数 以D截面为0基准面读数 半开标尺读数 以D截面为0基准面读数 A截面 静压头 冲压头 B截面 静压头 冲压头 C截面 静压头 冲压头 D截面 静压头 冲压头 180 385 234 439 258 463 285 490 171 376 229 434 174 379 231 436 94 299 185 390 168 373 229 434 15 340 130 455 90 415 176 501 A截面的直径14mm；B截面的直径28mm；C截面、D截面的直径14mm；以D截面中心线为零基准面（即标尺为-325毫米）ZD=0。 A截面和D截面的距离为120mm。A、B、C截面ZA=ZB=ZC=120 mm（即标尺为-205毫米）

（第二套） 实验导管出口开度位置（mmH2O柱） 全开标尺读数 以D截面为0基准面读数 半开标尺读数 以D截面为0基准面读数 A截面 静压头 冲压头 B截面 静压头 冲压头 C截面 静压头 冲压头 D截面 静压头 冲压头 131 330 216 415 228 427 272 471 126 325 205 404 135 334 210 409 28 227 145 344 119 318 204 403 -72 246 85 403 26 344 142 460 A截面的直径14mm；B截面的直径28mm；C截面、D截面的直径14mm；以D截面中心线为零基准面（即标尺为--318毫米）ZD=0。 A截面和D截面的距离为119mm。A、B、C截面ZA=ZB=ZC=119 mm（即标尺为-199毫米） 由以上实验数据可以分析到

以第一套第一组为例进行分析：

1． 冲压头的分析，冲压头为静压头与动压头之和。从实验观测到在A、B截面上的冲压头依次下降，这符合下式所示的从截面1流至截面2的柏努利方程。

22p2u2p1u1 ()()Hf,12

g2gg2g2. A、B截面间静压头的分析，由于两截面同处于一水平位置，截面面积比A

截面面积大。这样B处的流速比A处小。设流体从A流到B的压头损失为Hf，A-B

以A-B面列柏努利方程。

22pAuApBuB ()()Hf,AB

g2gg2g ZA=ZB

22uBpBpAuA ()(1)Hf,AB

gg2g2g即两截面处的静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决定

22uBuA在实验导管出口调节阀全开时，A处的静压头为385mmH2O1Hf,AB使得：

2g2g柱，B处的静压头为367mmH2O柱P A>P B。说明B处的动能转化为静压能。 3．C、D截面间静压头的分析：

出口阀全开时，C处和D处的静压头分别为299和342mmH2O柱，从C到D静压头增大了43mmH2O柱。这是因为，在C、D间列柏努利方程。由于D、C截面积相等即动能相同。 (pDpC)(zCzD)Hf,CD gg从C到D的增大值，决定于（ZC-ZD）和Hf，C-D。当（ZC-ZD）大于和Hf，C-D时，静压头的增值为正，反之，静压头的增值为负。 4． 压头损失的计算：。

以出口阀全开时从C到D的压头损失和Hf，C-D为例。因为在C、D两截面间列柏努利方程。

22pCuCpDuD ZCZDHf,CD

g2gg2g所以，压头损失的算法之一是用冲压头来计算： Hf,CD22pCuCpDuD()()(ZCZD)

g2gg2g =（373-415）+（120-0）=78（mmH2O柱） 压头损失的算法之二是用静压头来计算：（uC=uD） Hf,CD(pCpD)(ZCZD) gg =（299-340）+（120-0）=79（mmH2O柱）

两种计算方法所得结果一致，说明所得实验数据是正确的。