大气污染控制工程流体力学泵与风机实验指导书实验一雷诺实验一、实验目的1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。

2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。

3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。

二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。

2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。

3、仔细观察实验现象，记录实验数据。

4、分析计算实验数据，提交实验报告。

三、实验仪器1、雷诺实验装置（套），2、蓝、红墨水各一瓶，3、秒表、温度计各一只，4、卷尺。

四、实验原理流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H 不变。

如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速u ，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水成一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管道中流动。

此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。

如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的运动成临界状态。

如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。

雷诺数：γdu ⋅=Re 连续性方程：A •u=Q u=Q/A流量Q 用体积法测出，即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。

t VQ ∆= 42d A ⋅=π式中：A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度五、实验步骤1、连接水管，将下水箱注满水。

2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。

3、将蓝墨水注入带色水箱，微启水阀，观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。

4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。

5、调整水阀至带色水直线消失，再微调水阀至带色水直线重新出现，重复步骤4。

6、层流到紊流；紊流到层流各重复实验三次。

六、数据记录与计算表1、上临界雷诺数Rec1表2、下临界雷诺数Rec2d= mm T（水温）= 0C七、实验分析与总结（可添加页）1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。

2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。

实验二流体流动沿程阻力系数、局部阻力系数测定一、实验目的1、观察流体稳定流动时在长为L等直管以及通过阀门时的能量损失情况。

2、熟悉液体在管道中流动时的能量损失计算方法，并对能量损失有一个数量上的概念。

3、掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。

二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。

2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。

3、仔细观察实验现象，记录实验数据。

4、分析计算实验数据，提交实验报告。

三、实验仪器1、流体综合实验台（沿程阻力系数、局部阻力系数实验管）一套；2、被测阀门一只；3、U形压差计两套；4、温度计、秒表、卷尺各一只。

流体综合实验台四、实验原理沿程阻力系数：流体在等直管道中流动，由于摩擦阻力引起能量损失。

对距离为L 的两断面列能量方程可求得L 长度上的沿程阻力损失。

h P P h f ∆=-=γ21由达西公式：g u d L h f 22⋅⋅=λ 得 2222Luhgd Lu gdh f ∆==λ，并计算对应雷诺数Re 。

其中，Δh 由U 型侧压管测得，u 用体积法测得流量并由u=Q/A, 42d A ⋅=π计算得之。

局部阻力系数ξ：在紊流情况下，因局部阻碍的强烈扰动大大加强了流体的紊流强度，局部阻力进入阻力平方区，ξ仅与局部阻碍的形状有关而与Re 无关。

由gu h f 22⋅=ξ,根据被测阀门两侧在压差板上的液柱高，得到压差Δh ，即表示流体流经阀门时的能量损失h f 。

由ξ=2g Δh/u 2可确定该阀门的局部阻力系数。

五、实验步骤1、在流体综合实验台上确定出所测等直管道和阀门以及所接的U 型管。

2、接通电源、开启水泵。

待流体流动稳定后开始测试数据。

3、从小到大调节阀门，在不同的速度点记录测压管数据和流量（体积法）。

4、推荐做6-10个点。

最后记录管径、管长、和水温。

六、数据记录与计算表1、等直径管道沿程阻力实验记录表表2、阀门阻力实验记录表七、实验分析与总结（可添加页）1、计算不同流速下的沿程阻力系数。

2、画出沿程阻力系数与雷诺数的关系曲线。

3、求出阀门阻力系数的平均值。

实验三伯努利方程仪实验一、实验目的1、验证静压原理。

2、掌握一种测量流体流速的方法。

3、观察流体流经能量方程实验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，验证伯努利方程的正确性，加深对能量方程的理解。

二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。

2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。

3、仔细观察实验现象，记录实验数据。

4、分析计算实验数据，提交实验报告。

三、实验仪器1、能量方程实验管一只；2、定位水箱一个；3、皮托管四只；4、U形测压管四个；5、计量水箱一个；6、秒表、温度计各一个；7、卷尺一个。

四、实验原理1、静压原理：在静止不可压缩均布重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变，与测点的高度和测点的前后位置无关。

2、测量流体流速的方法：利用皮托管测量管道中某点流体的流速，测速原理见右图。

皮托管前端的开口测 驻点全压，旁测的开孔测量测点 的静压，用连通管把它们分别接 在压差计的两端，即可测的流速 水头Δh 。

由下式计算流速。

gu h A22=∆ h g u A ∆=23、伯努利能量方程： 皮托管测速原理图恒定总流的伯努利方程为w h gu p z g u p z +++=++2222222111γγ，其方程的物理意义表明，恒定总流沿程各过流断面上各种单位机械能可以相互转化，但它们的总和（总水头）只能是沿程递减的。

本实验在能量方程实验管上布置了4组测点，可分别记录各测点的位置高度、全压、静压以及不同测点间的能量损失，并可计算出各测点的动压。

通过计算分析，由此验证能量方程的正确性。

五、实验步骤1、检查校核实验仪器，确定各测点连接的橡皮管与U 形压差计的对应关系。

2、开启电源，启动水泵，待定位水箱和管道灌满水后，关闭两端阀门，观察能量方程实验管上各测压管的液柱高度，因管内的水不流动没有能量损失，因此、水头的连线为一平行基准线的水平线。

3、测速：能量方程实验管上布置有4组测点，每一组测点都相当于一个皮托管，可测得管内流体点的速度。

将阀门开启至中开度，待流体稳定后，读取测压管的数据Δh ，同时用体积法测定流体流速。

4、验证伯努利能量方程：全开阀门，观察总压沿水流方向的下降情况（总压沿流动方向是减少的），记录4个测点的全压、静压读数，同时用体积法测定管道平均流速。

将阀门调至中开度，重复上述过程，记录数据。

六、数据记录与计算表1、皮托管测点的流速表2、伯努利方程数据记录七、实验分析与总结（可添加页）1、计算4个测点位置的点速度v1、v2、v3、v4和平均速度u1、u2、u3、u4，并求出平均速度与点速度的比值。

2、计算4个测点位置的位置水头、静压水头和动压水头，验证1—2断面、1—4断面的伯努力方程。

3、绘出1—4断面的总水头线和测压管水头线（阀门全开度）。

实验四 文丘里、孔板流量计流量系数的测定一、实验目的1、理解文丘里、孔板流量计测定流量的基本原理。

2、掌握文丘里、孔板流量计流量系数的测定方法。

二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。

2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。

3、仔细观察实验现象，记录实验数据。

4、分析计算实验数据，提交实验报告。

三、实验仪器1、文丘里、孔板流量计各一只，2、水箱一个，3、潜水泵一个，4、实验管道一组，5、U 形测压管、皮托管各4套，6、秒表、温度计、卷尺各一个。

四、实验原理1、文丘里流量计：文丘里流量计是 测量管道流量的装置，由渐缩断、喉道和 渐扩断三部分组成（如右图）。

当流体通 过时由于喉道断面缩小，流速增大。

动能 的增加必然导致势能较小，因而测压管水 头下降，再渐缩段进口前断面和喉道断面装上压差计，测出它们的测压管水头差，根据 文丘里流量计工作原理图 能量方程即可算出通过的流速和流量。

先不考虑损失g u g u p z p z 22)()(21222211-=+-+γγ gu g u h 222122-=∆h k h d d g d A u Q ∆=∆-==1)(244212111π 1)(2442121-=d d g d k π 仪器常数，考虑两断面能量损失：h k Q ∆=μ2、孔板流量计的作用原理与文丘里相同，其计算公式也一样，只是流量系数不同，孔板流量计能量损失大，流量系数较小。

五、实验步骤1、检查校核实验仪器，确定各测点连接的橡皮管与U 形压差计的对应关系。

2、测量文丘里管和孔板流量计的大、小直径d 1、d 2。

4、开启电源，启动水泵，调节水阀，待流体流动稳定。

5、调节水阀确定一种工况，记录压差计读数，同时用体积法测量流量。

6、推荐阀门从小到大调节，测量六个工况点，记录数据。

7、文丘里管和孔板流量计的流量系数的测定可同时进行。

8、由公式计算流量Q 2，其测量流量与计算流量的比值ζ=Q 1/Q 2即为流量系数ζ（取六个工况点的平均值）。

六、数据记录与计算表1、文丘里流量计数据记录表2、孔板流量计数据记录七、实验总结与分析（可添加页）1、分析流量系数产生误差的原因。

2、思考文丘里流量计和孔板流量计的优缺点。

实验五污染源粉尘采样实验一、实验目的1、掌握大气风向、风速、温度、压力的测试方法及其测试仪器的使用。

2、了解粉尘采样器的结构及其工作原理，熟练掌握粉尘采样器的使用。

3、分析了解大气气象参数对尘源浓度分布的影响。

二、实验要求1、本实验为室外监测实验，应遵守纪律、注意安全。

2、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。

3、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。

4、认真记录、分析、计算实验数据，提交实验报告。

三、实验仪器1、粉尘采样器；2、三杯风速风向表；3、数字风表；4、空盒气压表；5、温度计；7、分析天平一台（0.1mg—100g）；8、干燥箱一台；9、滤膜若干。

四、实验原理测定尘源不同位置的粉尘浓度，在同一测点测定大气风速、温度、压力。

分析尘源浓度与大气气象参数之间的关系。

细微粉尘在大气中随气体流动，粉尘浓度用g(mg)/m3表示。

在粉尘采样器中安装清洁滤膜，启动采样器，污染空气通过滤膜。

记录采样时间，计算空气流量。