伯努利實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

伯努利方程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握流體流動(dòng)中各種能量或壓頭的定義及其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，加深對(duì)Bernoulli方程（能量方程）的理解，加深對(duì)流動(dòng)過程中能量損失的了解；2、 觀察靜壓頭、位壓頭、動(dòng)壓頭相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。3、掌握流速、流量、壓強(qiáng)等流動(dòng)參量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量技能。二、基本原理1. 不可壓縮流體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于管路條件的變化，會(huì)引起流動(dòng)過程中三種機(jī)械能（位能、動(dòng)能、靜壓能）的相應(yīng)改變及相互轉(zhuǎn)換。對(duì)理想流體在系統(tǒng)內(nèi)任一截面處，雖然三種能量不一定相等，但能量之和是守恒的。2.對(duì)于實(shí)際流體，由于存在內(nèi)摩擦，流體在流東時(shí)總有一部分機(jī)械能損耗。3.以上機(jī)械能均可用測(cè)壓管中的液柱高度表示。當(dāng)測(cè)壓孔正對(duì)流體流動(dòng)方向時(shí)測(cè)壓管中的液柱高度為動(dòng)壓頭和靜壓頭之和，測(cè)壓孔處流體的位壓頭由測(cè)壓孔的幾何高度確定。三、實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)測(cè)試導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)尺寸見圖二中標(biāo)繪四、實(shí)驗(yàn)的操作方法1. 將低位槽灌有一定數(shù)量的蒸餾水，關(guān)閉離心泵出口調(diào)節(jié)閥門及實(shí)驗(yàn)測(cè)試導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥門而后啟動(dòng)離心泵。2. 逐步開大離心泵出口調(diào)節(jié)閥當(dāng)高位槽溢流管有液體溢流后，調(diào)節(jié)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥為全開位置。3. 流體穩(wěn)定后讀取A、B、C、D截面靜壓頭和沖壓頭并記錄數(shù)據(jù)。4. 關(guān)小導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥重復(fù)上述步驟。 5. 分析討論流體流過不同位置處的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系并得出結(jié)果。6. 關(guān)閉離心泵，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。五、使用設(shè)備時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1不要將離心泵出口調(diào)節(jié)閥開得過大以免使水流沖擊到高位槽外面，同時(shí)導(dǎo)致高位槽液面不穩(wěn)定。2當(dāng)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥開大應(yīng)檢查一下高位槽內(nèi)的水面是否穩(wěn)定，當(dāng)水面下降時(shí)應(yīng)適當(dāng)開大泵出口調(diào)節(jié)閥。 3導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥須緩慢地關(guān)小以免造成流量突然下降測(cè)壓管中的水溢出管外。 4注意排除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管內(nèi)的空氣泡。 5離心泵不要空轉(zhuǎn)和出口閥門全關(guān)的條件下工作。六、觀察現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (第009套) H1=111毫米，H2=113毫米 A截面B截面C截面D截面水流量(L/h)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)100（標(biāo)尺讀數(shù)）767770764765761764872875以桌面為0基準(zhǔn)面讀數(shù)991994990991988991983986相應(yīng)截面的沖壓頭與靜壓頭之差3133200（標(biāo)尺讀數(shù)）以桌面為0基準(zhǔn)面讀數(shù)相應(yīng)截面的沖壓頭與靜壓頭之差300（標(biāo)尺讀數(shù)）以桌面為0基準(zhǔn)面讀數(shù)相應(yīng)截面的沖壓頭與靜壓頭之差400（標(biāo)尺讀數(shù)）以桌面為0基準(zhǔn)面讀數(shù)實(shí)驗(yàn)分析：(以009實(shí)驗(yàn)裝置為例)A截面的直徑14mm；B截面的直徑28mm；C截面、D截面的直徑14mm；以桌面為零基準(zhǔn)面ZD=0。桌面到D截面的距離為H1=111毫米， A截面和D截面的距離為H2=113毫米。A截面B截面C截面D截面水流量(L/h)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)靜壓頭(mm)沖壓頭(mm)400（標(biāo)尺讀數(shù)）598656591603528596566626以桌面為0基準(zhǔn)面讀數(shù)822880817829755823677737由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分析到1 沖壓頭的分析，沖壓頭為靜壓頭與動(dòng)壓頭之和。從實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到在A、B截面上的沖壓頭依次下降，這符合下式所示的從截面1流至截面2的柏努利方程。 2. A、B截面間靜壓頭的分析，由于兩截面同處于一水平位置，截面面積比A截面面積大。這樣B處的流速比A處小。設(shè)流體從A流到B的壓頭損失為Hf，A-B 以A-B面列柏努利方程。 ZA=ZB 即兩截面處的靜壓頭之差是由動(dòng)壓頭減小和兩截面間的壓頭損失來決定。使得：在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管出口流量開400(L/h)時(shí)，A處的靜壓頭為822mmH2O柱，B處的靜壓頭為817mm H2O柱，P AP B。說明B處的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。 3C、D截面間靜壓頭的分析： 出口流量開400(L/h)時(shí)，C處和D處的靜壓頭分別為755和677mmH2O柱，從C到D靜壓頭降低了78mmH2O柱。這是因?yàn)?，在C、D間列柏努利方程。由于D、C截面積相等即動(dòng)能相同。 從C到D的降低值，決定于（ZC-ZD）和Hf，C-D。當(dāng)（ZC-ZD）小于和Hf，C-D時(shí)，靜壓頭的增值為負(fù)，反之，靜壓頭的增值為正。4 壓頭損失的計(jì)算：。(以009為例)以流量開到400(L/h)時(shí)從C到D的壓頭損失和Hf，C-D為例。因?yàn)樵贑、D兩截面間列柏努利方程。 所以，壓頭損失的算法之一是用沖壓頭來計(jì)算： =（596-626）+（113-0）=83（mmH2O柱） 壓頭損失的算法之二是用靜壓頭來計(jì)算：（uC=uD） =（528-566）+（113-0）=75（mmH2O水柱） 兩種計(jì)算方法所得結(jié)果基本一致，說明所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是正確的。同時(shí)也可以根據(jù)流量等進(jìn)行計(jì)算動(dòng)壓頭，以此衡算。各部分阻力損失計(jì)算：以一個(gè)流量為例，列式計(jì)算，其他的流量直接填寫在表中：阻力損失A-B/(mm水柱)B-C/(mm水柱)C-D/(mm水柱)A-D/(mm水柱)100（標(biāo)尺讀數(shù)）200（標(biāo)尺讀數(shù)）300（標(biāo)尺讀數(shù)）400（標(biāo)尺讀數(shù)）誤差分析：由數(shù)據(jù)分析誤差的原因，如果有不合理的數(shù)據(jù)說明理由。【思考題】1 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥時(shí)，旋轉(zhuǎn)各測(cè)壓管的手柄，液位高度有無變化？這一現(xiàn)象說明什么？這一高度的物理意義又是什么？2關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥時(shí)，各測(cè)壓管內(nèi)液位高度是否相同，為什么？3 本實(shí)驗(yàn)如何觀察靜壓頭，點(diǎn)D的靜壓頭為什么比點(diǎn)C的大？4 流量調(diào)節(jié)閥開度一定時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)壓手柄，各測(cè)壓管內(nèi)液位高度有何變化？變化的液位表示什么？5 同4題條件，A、C兩點(diǎn)及B、C兩點(diǎn)有液位變化是否相同，為什么？6 同4題條件，為什么可能出現(xiàn)B點(diǎn)液位高于A點(diǎn)液位？7 流量調(diào)節(jié)閥開度不變，且各測(cè)壓孔方向相同，A點(diǎn)液位高度h，與C點(diǎn)液位高度h之差表示什么？9、為什么穩(wěn)壓水箱中要保持水始終溢流？ 10、測(cè)壓管測(cè)量的壓強(qiáng)是絕對(duì)壓強(qiáng)還是相對(duì)壓強(qiáng)？ 11、實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)管道中有氣泡，你怎么辦？氣泡是否對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響？ 12、流體靜止時(shí)，各測(cè)壓管中的水面高度是否與穩(wěn)壓水箱高度在同一平面上，為什么？ 八、參考資料1、王英, 謝曉晴