供暖通风与空气调节.doc
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●供热通风与空气调节专业
实验指导书
机电与环境工程系
环境工程教研室
前言
高等职业技术学院在加强理论教学的同时，必须加强实践性教学环节，而实验课则是实践性环节的重要组成部分。
因此，加强实验课教学，切实着眼于学生动手能力以及计算能力的培养势在必行。
根据供热通风和空气调节专业高等职业教育教学计划和教学大纲的要求，编写了本书。
主持参与本书编写的教师有：
主编：
谭翠萍刘新民
参编人员：
刘奇王文琪李常在赵宜华
实验指导书在实施过程中，若有不妥之处，恳请各位教师指正，使其日臻完善。
编者
二OOO年
第一篇流体力学系与风机
实验一静力学方程实验
一、实验目的
1．理解静力学方程的物理意义及几何意义。
2．巩固表压力，大气压和真空值的概念和测量方法。
3．了解静压力特征性；压力随水深而变，与方位角无关。
‘
4．了解测定未知液体重度γ的方法。
二、实验设备
采用成都科技大学机械系研制的SP-I型静力学方程仪，其结构示意图如下：
1、升降机构
2、压力传感器
3、活动容器
4、密闭容器
5、底座
6、塑料阀门
7、立柱
8、台面
9、付测压排架
10、主测压排架
SP-Ⅰ型静力学方程仪结构示意图
三、实验原理
在重力场下处于静止状态的不可压缩均质液体，其基本方程是
Z+=const
对于有自由表面的液体
P=Po+rh
式中Z-单位重量液体相对于基准面的位势能（m）；-单位重量液体的压力势能（m）；r-液体的重度（kg.f/m3）/；h-液体内部任一点到液体自由表面的距离（m）；Po-液体自由表面上的静压力（N/m2）；P-液体内部任一点的静压力（N/m2）。
该装置即利用连通器原理，改变活动容器的高度，用以改变密闭容器中液体自由表面上的Po，从而改变P值。
但任一点的Z+=const。
四、实验步骤
1．熟悉实验设备各个部件的性能和作用。
2．验证静力学方程，将左侧密闭容器进出口阀门打开，把活动容器调至中间位置，并使其液面与密闭容器液面调平。
然后关闭通气阀门，旋转齿轮使活动容器升至最高点，待水柱稳定后，观察并记录
▽10、▽11、Z10、Z11，读数于表一中。
▽10＝Z10＋
▽11＝Z11＋
如▽10＝▽11
则Z10＋＝Z11＋＝const
·6·
式中：
▽10▽11为（10）、（11）管的读数；P10、P11为（10）、（11）管口处静压力；Z10、Z11为以测压管口点为基准线（10）、（11）管进口处的位置高度。
3、计算酒精的重度γ＇
（9）、（10）U型测压管中盛有水，⑴，⑵U型压管中盛有红色酒精。
由于⑼、⑴管同与密闭容器的气体相通。
⑽、⑵管与大气相通，其液面压力为Po，所以（9）、
（1）管中液面的表压力分别为：
P0＝γ（▽11－▽10）
P0＝γ＇（▽2－▽1）
所以γ＇＝
式中：
Po为密闭容器液面上空气压力，▽1，▽2为
（1）
（2）管的读数，γ水的容重，γ＇酒精容重，其余同上。
把读数记录于表二中。
做完后关闭第一密闭容器进水阀门。
4．测试表压力。
将中间密闭容器进出阀门打开，把活动容器处于中位并把液面与之调平。
然后再把活动容器升高，此时在u型管（3）（4）出现的高差即为表压力Pg。
Pg＝P-Pa＝γh＝γ＇（▽4－▽2）
式中▽2、▽4为（3）、（4）测压管读数。
5．测试真空度Pu，将右侧密闭容器进出口阀门打开；使活动容器处于中位置、并把液面与之调平，然后关闭进气阀门，使活动容器降至最低点，待测压管液面稳定后，观察并记录▽5及▽6的读数记表二中。
6、大气压Pa，此时，侧密闭容器通气阀门打开，则▽1▽2处于水平，即表示ρo＝pa
7、演示静压力特性
将活动容器移动到最低位置，使压力传感器旋转至容器上端，然后升高活动容器，可读三点压力（包括零点）记入表三中，观察⑺、⑻U型管压力变化情况，最后转动传感器方位角，再观察压力是否有变化。
最后画出h~p关系曲线，并写出压力与水深和方位角变化结论。
五、实验报告（见附表）
六、讨论与建议
1、采用什么条件可以改变密闭容器自由表面上的p0值？
如何实现p0＞pa及p0＜pa？
2、为什么p0为表压力真空值？
3、这种测试重度γ＇的方法，可否用于工业生产？
4、你对本实验的评价和建议？
实验二流线演示实验
一、实验目的
1、了解流线特性，观察各种绕线模型的流线谱及卡门涡街现象。
2、对比园柱体在静止及作相对运动时附面层分离点的变化情况。
3、观察各种管道内部流动现象。
二、实验设备
采用成都科技大学机械系研制的WT-Ⅱ型烟风流线仪其结构图如下：
1、整流网 2、排烟管 3、观察室口 4模型旋扭
5、模型 6、日光灯 7、琴键开关 8、尾流栅
9、调整螺栓10、烟风管生筒 11、尾风管调整阀门 12、吹风机
13、送烟管
三、实验原理
本装置系采用欧拉法在观察室内观察流场中某一瞬间气体质点流动规律。
它是一个小型多功能，烟风流线演示仪器。
烟风的产生是将卫生香（捆成一束）点燃后放入烟风发生筒内，靠吹风机供气产生烟风，然后再经过送烟管送至排烟管的气囊中。
这一段为送烟系统。
从整流网至尾水管为演示段，它是靠吹风机处形成负压区，实现烟风流动。
为了节约实验教学时间，扩大学生眼界，在观察室内一次可挂两种模型，既可挂绕流模型，也可挂内流管道模型。
对圆柱体模型还可所作静止与相对运动对比的流线谱实验。
四、实验步骤
1、熟悉仪器结构性能，接通电源，接下琴链开关，打开照明日光灯及吹风机。
2、点燃卫生香，放置在烟管生筒中，接回送烟系统。
3、调整尾风管开度或送风软管螺旋夹子开度，使烟条达到清晰稳定。
4、调整模型旋纽，观察不同位置模型的流线分布状况，并绘制流线谱，根据流线特性，分析产生各种观察的，印证理论及现象。
5、园柱体模型，先做静止状态，按下运动小电机档。
再作相对运动，观察园柱体附面层分离点的变化情况，说明分离可控理论。
6、改换模型，一组模型做完应，如要作另一组模型，将观察室后门板打开，取下原模型，换上新模型，会上门板（要到位）即可重新演示。
7、如果烟条未能喷射到模型的理想部位，可调整排烟管角度，直到理想位置为止。
五、实验报告
测线观察记录与分析
类
型
模型
名称
流线谱
分析意见
备注
线
流
内
流
相
对
运
动
实验日期：
年月日实验者
六、讨论与建议
1、观察室内看到的是流线或是迹线，两者有无区别？
2、根据流线特性理论，所观察的流线谱图形是否与它一致？
3、你对实验有何评价和建议？
实验三伯努利方程实验
一、实验目的
1．验证伯努利方程并观察测压管水头变化情况，了解流体在流劝中能量互相转换关系。
2．练习用容积法测量流量方法。
3．绘制能量转换及守恒的柱状图。
二、实验设备
采用成都科技大学研制的RB—Ⅱ型雷诺及伯努利方程实验装置伯努利方程实验部分，结构图如下：
雷诺及伯努利方程实验装置结构示意图
1．恒水位箱2.脚架3.横杆4.玻璃转子流量计5.台面6.试管7.测压管排架
三、实验原理
实际粘性流体在重力场中沿着管道作定常流动时，它遵循的伯努利方程为
h1＋＋＝h2＋＋+Σhψ................
（1）
Σhw=Σhf+Σhi.................
（2）
式中：
h位置势能；Po/ρg压力势能；为动能；Σhw阻力损失；
hf沿程阻力损失；hi局部阻力损失；a动能修正系数。
若流体处于静止状态时V1=V2=0；Σhw=0因管道是水平放置，所以h1=h2，于是
（1）式可化简为
＝H..................（3）
式中：
H恒水位箱内液面高度。
此时备测压管水住高度应处于水平状态。
若流体开始流动，时部分压力能将转化为动能，则
（1）式转化为
+=++Σhw.................（4）
根据连续方程流速V与断面A成反比，断面小的V大即动能大，则压能必小，反之V小压能必大。
此时在测压管排架上显示出其不意高低不同的一组曲线，这充分的反映了各种能量的转化关系。
四、实验步骤
1．熟悉实验装置，掌握试管断面面积及测压管对应关系。
2．打开进水阀，使水充满水箱，并保持溢流。
3．排除测压管内及试管内的气体，可利用排气管吹气撞击法使气体逸出，如伯努利管大管径上部有气，打开其最高处的排气管排出。
4．逐渐开启试管尾阀，观察各测压管液面高度变化情况，等曲线处在测压管排架中间地置，停止阀门调正。
用流体力学原理说明曲线形成的原因及其规律性。
5．待出口阀保持在某一开度时，记录各测压管水柱高度，测定管中流量，计算各断面动能，然后再以
（1）式验证之，看是否与方程式相符合。
6．操作管式毕托管，分别将小孔对准流向或平行流向，测读其全压及静压水柱的高度。
从而验证是否符合伯努利方程。
五、实验报告
（表见下页）
六、讨论与建议
1．测压管中的水柱高是绝对压力或表压力？
如果管中任何地方留有残存气泡将会对测量压力带来什么影响？
2．能否将上表计算成果绘成柱状图形？
以表示能量守恒定律？
3．你对该实验有何评价或建议。
伯努利方程演示实验记录及计算表
断面编号
内径d
（cm）
面积
A
（cm2）
充量（cm3）
时间
（sec）
平均流速
V
Cm/sec
动能
（cm）
测压管高度
h+
（cm）
总水头
h++
Σnw
I总—Ii总
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
实验日期
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