《化工原理》课程教学资源（讲稿）雷诺演示实验指导书

雷诺实验 一、实验目的 1、观察流体在管内流动的两种不同流型。 2、测定临界雷诺数Ree。 二、基本原理 流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流，Laminar flow)和湍流（或称紊流，Turbulent flow) 这一现象最早是由雷诺(Reynolds)于1883年首先发现的。流体作层流流动时，其流体质点作平行于 管轴的直线运动，且在径向无脉动：流体作湍流流动时，其流体质点除沿管轴方向作向前运动外，还 在径向作脉动，从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动。 流体流动型态可用雷诺准数(R)来判断，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，故其 值不会因采用不同的单位制而不同。但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。若流体在圆 管内流动，则雷诺准数可用下式表示： Re=dup (11-1) 式中：Re一雷诺准数，无因次： d一管子内径，m: “一流体在管内的平均流速，m/s p一流体密度，kg/m: H一流体粘度：Pa·sa 层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，用R表示。工程上一般认为，流体在直圆管内流 动时，当Re≤2000时为层流：当Re>4000时，圆管内已形成湍流：当Re在2000至4000范围内，流 动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是湍流，或者是二者交替出现，这要视外界干扰而定，一 般称这一Re数范围为过渡区。 式(11一1)表明，对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本 实验即是通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体的流动型态

雷诺实验 一、实验目的 1、观察流体在管内流动的两种不同流型。 2、测定临界雷诺数 Re c 。 二、基本原理 流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流，Laminar flow）和湍流（或称紊流，Turbulent flow）， 这一现象最早是由雷诺（Reynolds）于 1883 年首先发现的。流体作层流流动时，其流体质点作平行于 管轴的直线运动，且在径向无脉动；流体作湍流流动时，其流体质点除沿管轴方向作向前运动外，还 在径向作脉动，从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动。 流体流动型态可用雷诺准数（Re）来判断，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，故其 值不会因采用不同的单位制而不同。但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。若流体在圆 管内流动，则雷诺准数可用下式表示：  du Re = （11－1） 式中：Re —雷诺准数，无因次； d —管子内径，m； u —流体在管内的平均流速，m／s；  —流体密度，kg／m3； μ—流体粘度；Pa·s。 层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，用 Re c表示。工程上一般认为，流体在直圆管内流 动时，当 Re≤2000 时为层流；当 Re>4000 时，圆管内已形成湍流；当 Re 在 2000 至 4000 范围内，流 动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是湍流，或者是二者交替出现，这要视外界干扰而定，一 般称这一 Re 数范围为过渡区。 式（11－1）表明，对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本 实验即是通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体的流动型态

三、实验装置及流程 实验装置如图1一1所示。主要由玻璃试验导管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、循环水泵、 稳压溢流水槽等部分组成，演示主管路为20×2mm硬质玻璃。 图1一1流体流型演示实验 1一红墨水储槽：2一溢流稳压槽：3一实验管：4一转子流量计： 5一循环泵：6一上水管：7-溢流回水管：8一调节阀：9一储水槽 实验前，先将水充满低位贮水槽，关闭流量计后的调节阀，然后启动循环水泵。待水充满稳压溢 流水槽后，开启流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、试验导管和流量计，最后流回低 位贮水槽。水流量的大小，可由流量计和调节阀调节。 示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴，注入试验导管。细孔玻璃注射管（或 注射针头)位于试验导管人口的轴线部位。 注意：实验用的水应清洁，红墨水的密度应与水相当，装置要放置平稳，避免震动

三、实验装置及流程 实验装置如图 11－1 所示。主要由玻璃试验导管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、循环水泵、 稳压溢流水槽等部分组成，演示主管路为 20  2 mm 硬质玻璃。 1 2 6 3 7 4 8 9 5 图 11－1 流体流型演示实验 1－红墨水储槽； 2－溢流稳压槽； 3－实验管； 4－转子流量计； 5－循环泵； 6－上水管； 7－溢流回水管； 8－调节阀； 9－储水槽 实验前，先将水充满低位贮水槽，关闭流量计后的调节阀，然后启动循环水泵。待水充满稳压溢 流水槽后，开启流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、试验导管和流量计，最后流回低 位贮水槽。水流量的大小，可由流量计和调节阀调节。 示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴，注入试验导管。细孔玻璃注射管(或 注射针头)位于试验导管人口的轴线部位。 注意：实验用的水应清洁，红墨水的密度应与水相当，装置要放置平稳，避免震动

四、实验操作 (1)层流流动型态 试验时，先少许开启调节阀，将流速调至所需要的值。再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并作精细 调节，使红墨水的注人流速与试验导管中主体流体的流速相适应，一般略低于主体流体的流速为宜。 待流动稳定后.记录主体流体的流量。此时，在试验导管的轴线上，就可观察到一条平直的红色细流 好像一根拉直的红线一样。 (2)湍流流动型态 缓慢地加大调节阀的开度，使水流量平稳地增大，玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。此时可 观察到，玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流，开始发生波动。随着流速的增大，红色细流的波动 程度也随之增大，最后断裂成一段段的红色细流。当流速继续增大时，红墨水进入试验导管后立即呈 烟雾状分散在整个导管内，进而迅速与主体水流混为一体，使整个管内流体染为红色，以致无法辨别 红墨水的流线。 五、数据记录及结果处理 qvr Re 4 平均值

四、实验操作 （1）层流流动型态 试验时，先少许开启调节阀，将流速调至所需要的值。再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并作精细 调节，使红墨水的注人流速与试验导管中主体流体的流速相适应，一般略低于主体流体的流速为宜。 待流动稳定后．记录主体流体的流量。此时，在试验导管的轴线上，就可观察到一条平直的红色细流， 好像一根拉直的红线一样。 （2）湍流流动型态 缓慢地加大调节阀的开度，使水流量平稳地增大，玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。此时可 观察到，玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流，开始发生波动。随着流速的增大，红色细流的波动 程度也随之增大，最后断裂成一段段的红色细流。当流速继续增大时，红墨水进入试验导管后立即呈 烟雾状分散在整个导管内，进而迅速与主体水流混为—体，使整个管内流体染为红色，以致无法辨别 红墨水的流线。 五、数据记录及结果处理 qV 下 Re 下 qV 上 Re 上 1 2 3 4 5 平均值