文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 喷管特性实验报告

喷管特性实验报告

喷管特性实验报告
喷管特性实验报告

实验题目:喷管特性实验

实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解,建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管

临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力,流速可高于当地音速,而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解,能定性解释激波产生的原因。

实验原理:

1.喷管中气流的基本原理

由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a =得: c dc M A dA ?

?? ?

?-=12 马赫数M=c/a 显然,要使喷管中气流加速,当M<1时,喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时,喷管应为渐扩型(dA>0)。

2.气体流动的临界概念

喷管中气流的特征是dp<0,dc>0,dv>0,三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时,气流处于从亚音速变为超音速的转折点,通常称为临界状态。

临界压力比1

12-?

?

? ??+=K K

K ν ,对于空气,?=

当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时,通过喷管的气体流量便达到了最大值,或成临界流量。可由下式确定:

1112

1212min max V P

K K K K A m ?-??? ??++=& 式中:

min A —最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面积。本实验台的两种

喷管最小截面积均为)。 3.气体在喷管中的流动 (1)渐缩喷管

渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音速(a C ≤);出口截面的压力只能高于或等于临界压力(c P P ≥2);通过喷管的流量只能等于或小于最大流量(max m m &

&=)。

(2)缩放喷管

缩放喷管的喉部dA=0,因而气流可达到音速(c=a );扩大段dA>0,出口截面处的流速可超音速(c>a ),其压力可低于临界压力(P2

)。气流在

扩大段能做完全膨胀,这时出口截面处的压力称为设计压力(Pd )。

实验装置:

图2 喷管实验装置系统

1. 实验段(喷管);

2. 孔板;

3. 探针移动机构;

4. 孔板压差计

5. 调节阀;

6. 真空泵;

7. 风道入口;8. 背压真空表;9. 探针连通的真空

表;

图1 探针测压简图

1. 管道; 5. 测量喷管各截面压力的压力表;

2. 喷管; 6. 测量喷管入口压力的压力表;

3. 探针;7. 测量喷管排气管道中压力(背压)的压力表

4.测压孔;

实验步骤:

一、装上所需的喷管,用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置。

二、打开罐前的调节阀,将真空泵的飞轮盘车旋1~2转,一切正常后,全开罐后调节阀,打开冷却水阀门。然后启动真空泵。

三、测量轴向压力分布

(1)用罐前调节阀调节背压至一定值(见真空表读数),并记下该数值。

(2)转动手轮,使测压探针向出口方向移动。每移动一定距离(一般约2~3mm)便停顿一下,记下该测点的坐标位置及相应的压力值,一直测至喷管出口之处。于是便得到一条在这一背压下喷管的压力分布曲线。

(3)若要做若干条压力分布曲线,只要改变其背压值并重复步骤(1)~(2)即可。

四、流量曲线测试

(1)把测压探针的引压孔移至出口截面之外,打开罐后调节阀,并关闭罐前调节阀,启动真空泵。

(2)用罐前调节阀调背压,每变化20~30mmHg 便停顿一下,同时将背压值和U 型管压差计的读数记下来。当背压升到某一值时,U 型管压差计的液柱便不再变化(即流量已达到了最大值)。此后尽管不断地降低背压,但U 型管压差计的液柱仍保持不变,这时,再测2~3点。至此,流量测量即可结束。

五、打开罐前调节阀,关闭罐后的调节阀,让真空罐充气;2—3分钟后停闭真空泵,立即打开罐后调节阀,让真空泵充气(防止回油);最后关闭冷却水阀门。

实验处理:

数据记录)(C 。

一、渐缩喷管 大气压 压力分布

流量曲线

二、缩放喷管 压力分布

流量曲线

渐缩喷管

缩放喷管:

2.绘制流量曲线,并分析特征

渐缩喷管:

缩放喷管:

实验注意:

测量前将负压和压差电位器进行调整,使负压和压差直流输出信号为零

测量喷管压力变化情况时,应使a和b间电压保持在伏,使c和d间电压保持在伏。

摇动手轮使探针测压孔对准喷管入口零处(指针对准标板零刻度即可),并使位移信号电压输出为0伏,如果不为0伏则调整稳压器微调e使之为0伏,然后再摇动手轮使探针测压孔对准喷管出口处(指针对准坐标刻度35mm处即可),并使位移信号电压输出为伏,如果不是伏,则调整稳压微调f使之为伏(0伏和伏要反复多次才能调好)。

《工程热力学B》试题

吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷 考试课程与试卷类型:工程热力学B—B姓名: 学年学期:2009-2010-1 学号: 考试时间:2010-01-19 班级: 一、单项选择题(每小题2分,共10分) 1.下列选项中与大气压力无关的是() A:绝对压力B:真空度C:表压力D:无法确定 2.理想气体经历定温过程,下列发生改变的参数有() A:比热容B:比焓C:比熵D:气体常数 3.某理想气体,经历一不可逆循环,其熵变() A:大于零B:等于零C:小于零D:无法确定 4.工质在换热器中的过程可近似看成() A:定温过程B:定容过程C:定熵过程D:定压过程 5.热泵系数的值一定() A:大于1B:等于1C:小于1D:无法判断 二、判断题(每小题2分,共10分,对的画“√”,错的画“×”) 1.节流过程是一个不可逆过程。() 2.提高平均吸热温度、降低平均放热温度,会使热机的热效率提高。() 3.汽油机的增压比越高越好。() 4.要使工质升温只能通过加热过程实现。() 5.低于临界压力下,水蒸气的汽化潜热随压力的升高而减小。() 三、简答题(每题7分,共35分) 1.当系统进行一个任意过程时,系统和外界交换的热量是否都可以表示为错误!未定义书签。? 2.试根据p-v图上四种基本热力过程的过程曲线位置,画出自点1出发的工质吸热、膨胀作功并压力升高的过程曲线,并指出该过程的多变指数的取值范围? 3.通过h-d图判断未饱和湿空气的干球温度、湿球温度和露点温度的大小关系,并说明原因。 4.画出具有一定过热度的蒸汽压缩制冷循环的ln p-h图,并说明各过程都是在什么设备中完成的? 5在进气状态相同、压缩比相同、放热量相同时,试用T-s图比较活塞式内燃机三种理想循环的热效率大小。 四、计算题(共35分,普通班1、2题必做,3、4题选做一道题;双语班1、4题必做,2、3题选做一道题) 1. 刚性绝热容器被隔板隔成体积相等的A、B两部分,其中A中充满某种理想气体,B内真空,抽去隔板气体作自由膨胀,最终重新达到平衡,求过程中发生的熵变(忽略隔板的厚

喷管流动特性与管道截面变化规律的关系

喷管流动特性与管道截面变化规律的关系 摘要:针对管内流动规律的一般应用中存在的问题,着重讨论了喷管内工质流动特性与管道截面变化规律的关系,从而更准确更完整地反映了喷管内工质流动规律。 关键词:喷管;流动特性;变化规律 通常在研究喷管内工质流动特性时,只着重于对喷管外形的确定,所以总是以状态参数变化为前提,去探讨工质流动截面(即管道截面)的相应变化。这时由可逆绝热流动的基本方程组,即连续性方程、能量方程和过程方程,整理出如下两个关系式: 很明显,式(1)、(2)反映了工质流速c、压力P、截面A之间的变化关系。从数学角度而言,这几个量是可以互为变化前提的。但对具体的管内流动来说,究竟谁是其中的决定性因素,从而控制着(导致)其它两个量的相应变化,这自然是一个非常重要的问题。但这一问题在很多文献[1~3]中并无明确地阐述。 显然,要揭示清楚喷管内工质的流动规律,必须揭示清楚上式中各个量的决定与被决定关系,不然问题的实质就不会充分地显现出来,所得结论也是不完整的,也就无法满足实际应用的需要。特别是个别文献还错误地强调了这种关系,从而让人产生各种疑惑甚至是误解。这也是许多人在学习了喷管内流动特性之后,对一些管内流动现象还仍然解释不清,甚至出现概念上的错误的根本原因。 1对喷管内流动特性与管道截面变化规律关系的分析 任何一种流动都是在一定的外部条件作用下产生的。随流动条件的不同,管内流动现象才是多种多样的。就喷管流动而言,其流动条件应包括如下两个方面:(一)力学条件:即喷管前后的压差;(二)几何条件:即喷管长度L和喷管流动方向(设为x方向)的截面变化规律A=f(x)。 工质降压升速、升压减速等流动特性,即工质压力P、比容v、流速c包括流动截面A的相互变化关系,应属流体自身属性,这种属性不会自发地表现出来,它是从属于流动的外部条件而存在的。这里的力学条件是工质流动和膨胀的动力,几何条件是工质连续降压增速的保证。在流动产生前和流动过程中,其力学条件和几何条件都是客观的,两者共同确定了相应的流动特性,缺一不可。比如,即使在力学条件完全具备的情况下,若没有几何条件的保证,流体降压升速等属性也不会自发地表现出来。对此还可以用一个简单的例子来加以说明:设流动的 力学条件为初压P 1与背压P b ,在流动产生之前,只有P 1 、P b 是客观存在的,P 1 与P b 之间的其它压力以及其它参数都不是客观的。只有在流动产生之后才在各

大学物理实验报告数据处理及误差分析

篇一:大学物理实验1误差分析 云南大学软件学院实验报告 课程:大学物理实验学期: - 学年第一学期任课教师: 专业: 学号: 姓名: 成绩: 实验1 误差分析 一、实验目的 1. 测量数据的误差分析及其处理。 二、实验内容 1.推导出满足测量要求的表达式,即 0? (?)的表达式; 0= (( * )/ (2*θ)) 2.选择初速度A,从[10,80]的角度范围内选定十个不同的发射角,测量对应的射程, 记入下表中: 3.根据上表计算出字母A 对应的发射初速,注意数据结果的误差表示。 将上表数据保存为A. ,利用以下程序计算A对应的发射初速度,结果为100.1 a =9.8 _ =0 =[] _ = ("A. "," ") _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') a (0,10): .a d( a . ( a ( [ ])* / a . (2.0* a ( [ ])* a . /180.0))) _

+= [ ] 0= _ /10.0 0 4.选择速度B、C、D、重复上述实验。 B C 6.实验小结 (1) 对实验结果进行误差分析。 将B表中的数据保存为B. ,利用以下程序对B组数据进行误差分析,结果为 -2.84217094304 -13 a =9.8 _ =0 1=0 =[] _ = ("B. "," ") _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') _ = _ . ad ()[:-1] = _ [:]. ('\ ') a (0,10): .a d( a . ( a ( [ ])* / a . (2.0* a ( [ ])* a . /180.0))) _ += [ ] 0= _ /10.0 a (0,10): 1+= [ ]- 0 1/10.0 1 (2) 举例说明“精密度”、“正确度”“精确度”的概念。 1. 精密度 计量精密度指相同条件测量进行反复测量测值间致(符合)程度测量误差角度说精密度所 反映测值随机误差精密度高定确度(见)高说测值随机误差定其系统误差亦。 2. 正确度 计量正确度系指测量测值与其真值接近程度测量误差角度说正确度所反映测值系统误差 正确度高定精密度高说测值系统误差定其随机误差亦。 3. 精确度 计量精确度亦称准确度指测量测值间致程度及与其真值接近程度即精密度确度综合概念 测量误差角度说精确度(准确度)测值随机误差系统误差综合反映。 比如说系统误差就是秤有问题,称一斤的东西少2两。这个一直恒定的存在,谁来都是 这样的。这就是系统的误差。随机的误差就是在使用秤的方法。 篇二:数据处理及误差分析 物理实验课的基本程序

喷管特性实验

实验3 喷管特性实验 一、 实验目的 (1)巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论,掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律。 (2)测定不同工况下,气流在喷管内流量m 的变化,绘制流量曲线。 (3)测定不同工况时,气流沿喷管各截面(轴相位置X )的压力变化情况,绘制1 p p X x - 关系曲线。 二、实验装置 三、实验原理 1.喷管中气流的基本原理 由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a =得: c dc M A dA ? ?? ? ?-=12 马赫数M=c/a 显然,要使喷管中气流加速,当M<1时,喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时,喷管应为渐扩型(dA>0)。 2.气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp<0,dc>0,dv>0,三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时,气流处于从亚音速变为超音速的转折点,通常称为临界状态。 临界压力比112-? ?? ??+=K K K ν ,对于空气,ν=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时,通过喷管的气体流量便达到了最大值,或成临界流量。可由下式确定: 图1 喷管实验装置系统 1. 实验段(喷管); 2. 孔板; 3. 探针移动机构; 4. 孔板压差计 5. 调节阀; 6. 真空泵; 7. 风道入口; 8. 背压真空表; 9. 探针连通的真空表; 10. 稳压罐 11. 调节阀 12. 实验台支架

1112 1212m i n m a x V P K K K K A m ?-?? ? ??++= 式中: min A —最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面积。本实验台的两种喷管 最小截面积均为11.44)。 3.气体在喷管中的流动 (1)渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。有公式可知:气体流速只能等于或低于音速(a C ≤);出口截面的压 力只能高于或等于临界压力(c P P ≥2);通过喷管的流量只能等于或小于最大流量(max m m =)。 (2)缩放喷管 缩放喷管的喉部dA=0,因而气流可达到音速(c=a );扩大段dA>0,出口截面处的流速可超音速(c>a ),其压力可低于临界压力(P2

第1章 《工程热力学》实验(第四版)

第一章 《工程热力学》实验 §1-1 二氧化碳临界状态及P-V-T 关系实验 一、实验目的和任务 目的: 1.巩固工质热力学状态及实际气体状态变化规律的理论知识,掌握用实验研究的方法和技巧。 2.熟悉部分热工仪器的正确使用方法(如活塞式压力计、恒温水浴等),加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解,为今后研究新工质的状态变化规律奠定基础。 任务: 1.测定CO 2的t v p --关系,在v p -坐标中绘出几种等温曲线,与标准实验曲线及克拉贝龙方程和范得瓦尔方程的理论计算值相比较并分析差异原因。 2.观察临界状态,测定CO 2的临界参数(c c c t v p 、、),将实验所得的c v 值与理想气体状态方程及范得瓦尔方程的理论计算值作一比较,简述其差异原因。 3.测定CO 2在不同压力下饱和蒸气和饱和液体的比容(或密度)及饱和温度和饱和压力的对应关系。 4.观察凝结和汽化过程及临界状态附近汽液两相模糊的现象。 二、实验原理 1.实际气体在压力不太高、温度不太低时,可以近似地认为理想气体,并遵循理想气体状态方程: mRT pV = (1) 式中 p ―绝对压力(Pa ) V ―容积(m 3) T ―绝对温度(K) m ―气体质量(kg) R ―气体常数, 2CO R =8.314/44=0.1889(kJ/kg ·K) 实际气体中分子力和分子体积,在不同温度压力范围内,这两个因素所引起的相反作用按规定是不同的,因而,实际气体与不考虑分子力、分子的体积的理想气体有一定偏差。1873年范得瓦尔针对偏差原因提出了范得瓦尔方程式: (2) 或 0)(2 3=+++-b av v RT bp pv (3) 式中 a ―比例常数, c c p RT a ) (272 =; 2 /v a ―分子力的修正项; RT b v v a p =-+))((2

减压器特性实验指导书

减压器特性实验 1 实验目的 (1)深入了解减压器工作原理及其工作特性。 (2)研究减压器的静态特性,掌握测定减压器静态特性的方法,掌握减压器静态特性的一般规律。 (3)了解减压器的过渡过程压力曲线测定方法,增加对减压器动态特性的感性认识。 2 实验背景 2.1减压器的应用 减压器不仅广泛应用于油、气工业、化工行业、能源工业、基础设施建设等行业,在航空航天领域也发挥着重要作用。在航天行业中,减压器可应用于地面设备(包括地面试验设备)、导弹/运载火箭和卫星航天器。具体而言,减压器可用于: (1)地面试验吹除系统。受系统工作压力的限制,此类减压器出口压力较低,精度要求也不是很高,但质量流量大,要求有较好的启动稳定性。 (2)地面试验或弹箭体供气系统。对于使用气体推进剂的地面发动机试验系统或弹箭体而言,其供气系统中都必须使用到减压器,以保证稳定的压力和流量供应,对减压器的精度!动态特性要求较高。 (3)地面试验或弹箭体液体推进剂输运系统。减压器为推进剂储箱提供恒定的压力,进而为发动机提供需要的推进剂,其出口压力影响到发动机的工作状态,直接关系到整个系统推进剂供应的准确性与安全性,是影响整个发动机推力稳定性的一个重要因素,因此对减压器精度要求较高。 (4)航天器的姿态和轨道控制。在卫星、探空火箭、宇航控制系统、空间站对接操纵系统中以及弹体姿态控制系统中的的冷气推进系统中,减压器出口的气体直接送至喷管进行姿态或轨道控制,具有开启次数频繁,流量变化大的特点,对动态特性、工作范围、控制精度、可靠性和寿命都有较高的要求。 (5)提供基准压力或控制其它调节器。利用减压器出口压力稳定的特点,

热工学实验

实验十 渐缩(缩放)喷管内压力分布和流量测定 一、实验目的 1.验证并加深对喷管中的气流基本规律的理解,树立临界压力,临界流速,最大流量等喷管临界参数的概念,把理性认识和感性认识结合起来。 2.对喷管中气流的实际复杂过程有概略的了解。 3.通过渐缩喷管气流特性的观测,要明确:在渐缩喷管中压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量仍不能大于最大流量。 4.根据实验条件,计算喷管(最大)流量的理论值,并与实侧值进行对比。 二、实验设备 本设备由2x 型真空泵,PG -Ⅲ型喷管(见图10-1)和计算机(控制与显示设备)构成。由于真空泵的抽吸,空气自吸气口2进入进气管1,流过孔板流量计3,流量的大小可以从U 型管压差计4读出。喷管5用有机玻璃制成,有渐缩、缩放两种型式(见图10-2、10-3),可根据实验要求,松开夹持法兰上的螺丝,向右推开进气管的三轮支架6,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插在其中,外径0.2mm 的测压探针连至可移动真空表8测得,探针的顶封死,中段开有测压小孔,摇动手轮——螺杆机构9,即可移动探针,从而改变测压小孔在喷管中的位置,实现对喷管不同截面的压力测量。在喷管的排气管上装有背压真空表10,排气管的下方为真空罐12,起稳定背压的作用,背压的高低用调节阀11调节。罐前的调节阀用作急速调节,罐后的调节阀作缓慢调节,为减少震动,真空罐与真空泵之间用软管13连接。 在实验中必须观测四个变量:(1)测压孔所在截面至喷管进口的距离x ;(2)气流在该截面上压力P ;(3)背压P b ;(4)流量m 。这些变量除可分别用位移指针的位置、移动真空表,背压真空表及 U 形管压差计的读数来显示读出外,还可分别用位移电位器、负压传感器、压差传感器把它们转换为电信号,由计算机显示并绘出实验曲线。位移电位器将在螺杆之旁,它实际上是一只滑杆变阻器。负压传感器和压差传感器分别装在真空表和U 形管压差计附近,其内部结构为一直流电桥,压力和压差改变时将改变电桥中两臂的电阻,从而获得电桥的不平衡电压输出。为了使这些传感器可靠而稳定地工作,都由直流稳压电源供电。 三、实验原理 1.喷管中气流的基本规律 气流在喷管中稳定流动后,喷管任何截面上的质量流量m 均相等,有连续性方程: M= 2 2 21 1 1C A C A AC υυυ = = =定值,[kg/s] (10-1) 式中:A —— 截面积[m 2] C —— 气体流速[m/ s] υ —— 气体比容[m 3/kg] 下标1—— 喷管进口 下标2——喷管出口 气体在喷管中作绝热膨胀,C 1<C 2,工质为理想流体时,喷管的理论流量可按下式计算: ])()[(121 1 22 12112 2 2 2k k k p p p p p k k A C A m +-?-== υυ (10-2) 式中: k —— 绝热指数,对于空气k=1.4 P 1 —— 喷管进口压力(初压) [N/ m 2] P 2 —— 喷管出口压力 [N/ m 2] 喷管中气体状态参数P 、υ和流动参数C 的变化规律和流通截面积A 的变化以及喷管

喷管特性实验 (2)

喷管特性实验 一、实验目的 1、验证喷管中气流的基本规律,加深对临界压力、临界流速与最大流量等喷管临界参数的理解。 2、比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。 3、重要概念1的理解:应明确在渐缩喷管中,其出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量。 4、重要概念2的理解:应明确在缩放喷管中,其出口处的压力可以低于临界压力,流速可高于音速,而流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 整个实验装置包括实验台、真空泵(规格为1401型,排气量3200L/min)。实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成,如图6-4所示。 图6-4 喷管实验台 1-进气管;2-空气吸气口;3-孔板流量计;4-U形管压差计;5-喷管; 6-三轮支架;7- 测压探针; 8-可移动真空表; 9-位移螺杆机构及位移传感器; 10-背压真空表;11-背压用调节阀;12-真空罐;13-软管接头;14-仪表箱;15-差压传感器;16-被压传感器;17-移动压力传感器 进气管为φ57×3、5无缝钢管,内径φ50。空气从吸气口入进气管,流过孔板流量计。孔板孔径φ7,采用角接环室取压。流量的大小可从U形管压差计或微压

传感器读出。喷管用有机玻璃制成,配有渐缩喷管与缩放喷管各一只。根据实验的要求,可松开夹持法兰上的固紧螺丝,向左推开进气管的三轮支架,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力就是由插入喷管内的测压探针(外径φ1、2)连至“可移动真空表”测得,由于喷管就是透明的,测压探针上的测压孔(φ0、5)在喷管内的位置可从喷管外部瞧出,它们的移动通过螺杆机构移动,标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”,其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400,起稳定压力的作用。罐的底部有排污口,供必要时排除积水与污物之用。为减小震动,真空罐与真空泵之间用软管连接。 在实验中必须测量四个变量,即测压孔在喷管内的不同截面位置X 、气流在该截面上的压力P 、背压P b 、流量m,这些量可分别用位移指针的位置、可移动真空 表、背压真空表以及U 形管压差计的读数来显示。 实验装置特点: 1、可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管,观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2、可在各种不同工况下(初压不变,改变背压),观察压力曲线的变化与流量的变化,从中着重观察临界压力与最大流量现象。 3、除供定性观察外,还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表,精度0、4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计,适用的流量范围宽,可从流量接近为零到喷管的最大流量,精度优于2级。 4、采用真空泵为动力,大气为气源。具有初压初温稳定,操作安全,功耗与噪声较小,试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作,形象直观。 5、采用一台真空泵,可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便,本实验台还可用作其她各种流道喷管与扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 (1)由能量方程: 221dc dh dq += 及 dp dh dq ν-= 可得 cdc dp =-ν 可见,当气体流经喷管速度增加时,压力必然下降。 (2)由连续性方程: 有 及过程方程 常数=k p ν 常数=?=??????=?=?νννc A c A c A 222111c dc d A dA -=νν

喷管特性实验

压传感器读出。喷管用有机玻璃制成,配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。根据实验的要求,可松开夹持法兰上的固紧螺丝,向左推开进气管的三轮支架,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针(外径φ1.2)连至“可移动真空表”测得,由于喷管是透明的,测压探针上的测压孔(φ0.5)在喷管内的位置可从喷管外部看出,它们的移动通过螺杆机构移动,标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”,其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400,起稳定压力的作用。罐的底部有排污口,供必要时排除积水和污物之用。为减小震动,真空罐与真空泵之间用软管连接。在实验中必须测量四个变量,即测压孔在喷管内的不同截面位置X、气流在该 、流量m,这些量可分别用位移指针的位置、可移动真截面上的压力P、背压P b 空表、背压真空表以及U形管压差计的读数来显示。 实验装置特点: 1.可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管,观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2.可在各种不同工况下(初压不变,改变背压),观察压力曲线的变化和流量的变化,从中着重观察临界压力和最大流量现象。 3.除供定性观察外,还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表,精度0.4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计,适用的流量范围宽,可从流量接近为零到喷管的最大流量,精度优于2级。 4.采用真空泵为动力,大气为气源。具有初压初温稳定,操作安全,功耗和噪声较小,试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作,形象直观。 5.采用一台真空泵,可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便,本实验台还可用作其他各种流道喷管和扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 (1)由能量方程: 及 可得 可见,当气体流经喷管速度增加时,压力必然下降。 (2)由连续性方程: 有 及过程方程

物理实验误差分析与数据处理

目录 实验误差分析与数据处理 (2) 1 测量与误差 (2) 2 误差的处理 (6) 3 不确定度与测量结果的表示 (10) 4 实验中的错误与错误数据的剔除 (13) 5 有效数字及其运算规则 (15) 6 实验数据的处理方法 (17) 习题 (25)

实验误差分析与数据处理 1 测量与误差 1.1 测量及测量的分类 物理实验是以测量为基础的。在实验中,研究物理现象、物质特性、验证物理原理都需要 进行测量。所谓测量,就是将待测的物理量与一个选来作为标准的同类量进行比较,得出它们.................................... 的倍数关系的过程........ 。选来作为标准的同类量称之为单位,倍数称为测量数值。一个物理量的测量值等于测量数值与单位的乘积。 在人类的发展历史上,不同时期,不同的国家,乃至不同的地区,同一种物理量有着许多不同的计量单位。如长度单位就分别有码、英尺、市尺和米等。为了便于国际交流,国际计量大会于1990年确定了国际单位制(SI ),它规定了以米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉作为基本单位,其他物理量(如力、能量、电压、磁感应强度等)均作为这些基本单位的导出单位。 1.直接测量与间接测量 测量可分为两类。一类是直接测量,是指直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到测量值的一种测量。它无须进行任何函数关系的辅助运算。如用尺测量长度、以秒表计时间、天平称质量、安培表测电流等。另一类是间接测量,是指被测量与直接测量的量之间需要通过一定的函数关系的辅助运算,才能得到被测量物理量的量值的测量。如单 摆测量重力加速度时,需先直接测量单摆长l 和单摆的周期T ,再应用公式2 24T l g π=,求得重力 加速度g 。物理量的测量中,绝大部分是间接测量。但直接测量是一切测量的基础。不论是直接测量,还是间接测量,都需要满足一定的实验条件,按照严格的方法及正确地使用仪器,才能得出应有的结果。因此实验过程中,一定要充分了解实验目的,正确使用仪器,细心地进行操作读数和记录,才能达到巩固理论知识和加强实验技能训练的目的。 2.等精度测量与不等精度测量 同一个人,用同样的方法,使用同样的仪器,在相同的条件下对同一物理量进行多次测量,尽管各次测量并不完全相同,但我们没有任何充足的理由来判断某一次测量更为精确,只能认为它们测量的精确程度是完全相同的。我们把这种具有同样精确程度的测量称之为等精度测量。在所有的测量条件中,只要有一个发生变化,这时所进行的测量即为不等精度测量。在物理实验中,凡是要求多次测量均指等精度测量,应尽可能保持等精度测量的条件不变。严格地说,在实验过程中保持测量条件不变是很困难的。但当某一条件的变化对测量结果的影响不大时,乃可视为等精度测量。在本书中,除了特别指明外,都作为等精度测量。 1.2 误差及误差的表现形式 1.误差 物理量在客观上有着确定的数值,称为真值。测量的最终目的都是要获得物理量的真值。但由于测量仪器精度的局限性、测量方法或理论公式的不完善性和实验条件的不理想,测量人员不熟练等原因,使得测量结果与客观真值有一定的差异,这种差异称之为误差。若某物理量测量的量值为x ,真值为A ,则产生的误差x 为:

喷管特性实验教学教材

喷管特性实验

喷管特性实验 一、实验目的 1.验证喷管中气流的基本规律,加深对临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的理解。 2.比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。 3.重要概念1的理解:应明确在渐缩喷管中,其出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量。 4.重要概念2的理解:应明确在缩放喷管中,其出口处的压力可以低于临界压力,流速可高于音速,而流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 整个实验装置包括实验台、真空泵(规格为1401型,排气量3200L/min)。实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成,如图6-4所示。 图6-4 喷管实验台 1-进气管;2-空气吸气口;3-孔板流量计;4-U形管压差计;5-喷管; 6-三轮支架;7- 测压探针; 8-可移动真空表; 9-位移螺杆机构及位移传感器; 10-背压真空表;11-背压用调节阀;12-真空罐;13-软管接头;14-仪表箱;15-差压传感器;16-被压传感器;17-移动压力传感器 进气管为φ57×3.5无缝钢管,内径φ50。空气从吸气口入进气管,流过孔板流量计。孔板孔径φ7,采用角接环室取压。流量的大小可从U形管压差计或微

压传感器读出。喷管用有机玻璃制成,配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。根据实验的要求,可松开夹持法兰上的固紧螺丝,向左推开进气管的三轮支架,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针(外径φ1.2)连至“可移动真空表”测得,由于喷管是透明的,测压探针上的测压孔(φ 0.5)在喷管内的位置可从喷管外部看出,它们的移动通过螺杆机构移动,标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”,其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400,起稳定压力的作用。罐的底部有排污口,供必要时排除积水和污物之用。为减小震动,真空罐与真空泵之间用软管连接。 在实验中必须测量四个变量,即测压孔在喷管内的不同截面位置X 、气流在该截面上的压力P 、背压P b 、流量m ,这些量可分别用位移指针的位置、可移动 真空表、背压真空表以及U 形管压差计的读数来显示。 实验装置特点: 1.可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管,观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2.可在各种不同工况下(初压不变,改变背压),观察压力曲线的变化和流量的变化,从中着重观察临界压力和最大流量现象。 3.除供定性观察外,还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表,精度0.4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计,适用的流量范围宽,可从流量接近为零到喷管的最大流量,精度优于2级。 4.采用真空泵为动力,大气为气源。具有初压初温稳定,操作安全,功耗和噪声较小,试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作,形象直观。 5.采用一台真空泵,可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便,本实验台还可用作其他各种流道喷管和扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 (1)由能量方程: 221dc dh dq += 及 dp dh dq ν-= 可得 cdc dp =-ν 可见,当气体流经喷管速度增加时,压力必然下降。 (2)由连续性方程: 常数=?=??????=?=?ν ννc A c A c A 222111

物理实验中的误差分析

物理实验中的误差理论与数据处理 江苏省南通市第二中学陈雅 要深刻地认识和了解实验及现象,深入地研究实验,应该借助实验误差理论。在实验数据处理时,若处理不当,也会引入误差,或增大误差。因此,在处理实验数据时,应该考虑不同处理方法带来的误差影响。本文就以高中物理教材中的一个基本实验──根据打点计时器打出的纸带求物体运动的加速度为例,来说明数据处理方法对实验误差的影响。 为处理纸带方便起见,对纸带上的一列点应标上计数号码。标注计数号码的方法因实验要求不同而异。如在“验证机械能守恒”实验中,计数起点0要标在运动的起点。但是,在“测加速度”的实验中,通常将计数起点0选在靠近运动起点的某一清晰点上。以后各点顺序标以1,2,…,n-1,n,n+1…考虑到实验中加速度常不很大(点迹过密)、不一定要算出各点(时刻)的即时速度、读数误差的影响及数据处理简便等因素,计数点常不以各点顺序逐点标注,而是间隔几个相同数目的点子来标(通常每隔5个点取一个计数点)。如图1所示。 物体做匀变速直线运动,其加速度常用下述公式计算法和图像法确定。 1.公式计算法 ①根据匀变速直线运动中加速度的定义来计算。设T为时间间隔,以下同。 ⑴

②根据匀变速直线运动中位移与时间的关系来计算。 如果将打出的第一点作为计数起点0,则 ⑵如果不以第一点为计数起点,那么 ⑶ 或者用逐差法⑷ ③根据匀加速直线运动中位移和速度的关系来计算。 ⑸ 由于⑴、⑸都要涉及速度,要先把速度计算出来,就增加了不少计算过程,也增加了计算误差,所以一般不用这两种计算方式。 如果用最小刻度为1mm的刻度尺测量长度,打点周期为0.02s,下面就用⑵、⑶两式计算加速度值,对纸带各点测量的误差所引起的偶然误差进行分析: 第一,当用计算时,根据误差公式,有 (单位mm)⑹ 决定于纸带的有效长度,通常为600mm~800mm,所以上式右边前一项

【建筑工程管理】工程热力学实验指导书

《工程热力学》实验指导书 喷管特性实验 一、实验目的 1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解,树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念; 2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法; 3、明确在渐缩喷管中,其出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 喷管实验台 1.进气管 2.空气吸气口 3.孔板流量计 4.U形管压差计 5.喷管 6.支架 7.测压探压针 8.可移动真空表 9.手轮螺杆机构10.背压真空表11.背压用调节阀12.真空罐13.软管接头 渐缩喷管 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律

,来流速度,喷管为渐缩喷管. 2、气流动的临界概念 当某一截面的流速达到当地音速(亦称临界速度)时,该截面上的压力称为临界压力()。临界压力与喷管初压()之比称为临界压力比,有: 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速,通过喷管的气体流量便达到了最大值(),或称为临界流量。可由下式确定: 式中:—最小截面积(本实验台的最小截面积为:19.625 mm2)。 3、气体在喷管中的流动 渐缩喷管因受几何条件的限制,气体流速只能等于或低于音速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等于或小于最大流量()。根据不同的背压(),渐缩喷管可分为三种工况: A—亚临界工况(),此时m<, B—临界工况(),此时m=, C—超临界工况(),此时m, 四、操作步骤

1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置; 2、打开罐前的调节阀,将真空泵的飞轮盘车一至二圈。一切正常后,全开罐后调节阀,打开冷却水阀门。而后启动真空泵; 3、测量轴向压力分布:用罐前调节阀调节背压至一定值(见真空表读数),并记录;然后转动手轮,使测压探针向出口方向移动。每移动5mm便停顿下来,记录该点的位置及相应的压力值,一直测至喷管出口之外; 4、流量的测量:把测压探针的引压孔移至出口截面之外,打开罐后调节阀,关闭罐前调节阀,启动真空泵,然后用罐前调节阀调节背压,每次改变50mmHg柱,稳定后记录背压值和U形管差压计的读数。当背压升高到某一值时,U形管差压计的液柱便不再变化(即流量达到了最大值),此后尽管不断提高背压,但U形管差压计的液柱仍保持不变; 5、打开罐前调节阀,关闭罐后调节阀,让真空罐充气;3分钟后停真空泵并立即打开罐后调节阀,让真空泵充气(目的是防止回油),最后关闭冷却水阀门。

工程热力学喷管特性实验

实 验 报 告 评分 实验题目:喷管特性实验 实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解,建立临界压力、临界流速 和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力,流速可高于当地音速,而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解,能定性解释激波产生的原因。 实验原理: 1.喷管中气流的基本原理 由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a =得: c dc M A dA ? ?? ? ?-=12 马赫数M=c/a 显然,要使喷管中气流加速,当M<1时,喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时, 喷管应为渐扩型(dA>0)。 2.气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp<0,dc>0,dv>0,三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时,气流处于从亚音速变为超音速的转折点,通常称为临界状态。 临界压力比112-? ?? ??+=K K K ν ,对于空气,ν=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时,通过喷管的气体流量 便达到了最大值,或成临界流量。可由下式确定: 1112 1212m i n m a x V P K K K K A m ?-??? ??++= 式中: min A —最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面 积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。 3.气体在喷管中的流动 (1)渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音速(a C ≤);出口截面的压力只能高于或等于临界压力(c P P ≥2);通过喷管的流量只能等于或小于最大流量(max m m =)。 (2)缩放喷管

误差分析及实验心得

误差分析及实验心得 误差分析 1 系统误差:使用台秤、量筒、量取药品时产生误差; 2 随机误差:反应未进行完全,有副反应发生;结晶、纯化及过滤时,有部分产品损失。 1、实验感想: 在实验的准备阶段,我就和搭档通过校园图书馆和电子阅览室查阅到了很多的有关本实验的资料,了解了很多关于阿司匹林的知识,无论是其发展历史、药理、分子结构还是物理化学性质。而从此实验,我们学习并掌握了实验室制备阿司匹林的各个过程细节,但毕竟是我们第一次独立的做实验,导致实验产率较低,误差较大。 在几个实验方案中,我们选取了一个较简单,容易操作的进行实验。我与同学共做了3次实验,第一次由于加错药品而导致实验失败,第二次实验由于抽滤的时候加入酒精的量过多,导致实验产率过低。因此,我们进行了第三次实验,在抽滤时对酒精的用量减少,虽然结果依然不理想,但是我们仍有许多的收获: (1)、培养了严谨求实的精神和顽强的毅力。通过此次的开放性实验,使我们了解到“理论结合实践”的重要性,使我们的动手能力和思考能力得到了锻炼和提高,明白了在实践中我们仍需要克服很多的困难。(2)、增进同学之间的友谊,增强了团队合作精神。这次的开放性实验要求两个或者两个以上的同学一起完成,而且不像以前实验时有已知的实验步骤,这就要求我们自己通力合作,独立思考,查阅资料了解实验并制定方案,再进行实验得到要求中的产物。我们彼此查找资料,积极的发表个人意见,增强了团队之间的协作精神,培养了独立思考问题的能力,同时培养了我们科学严谨的求知精神,敢于追求真理,不怕失败的顽强毅力。当然我们也在实验中得到了很大的乐趣。 九、实验讨论及心得体会 本次实验练习了乙酰水杨酸的制备操作,我制得的乙酰水杨酸的产量为理论上应该是约1.5g。所得产量与理论值存在一定偏差通过分析得到以下可能原因: a、减压过滤操作中有产物损失。 b、将产物转移至表面皿上时有产物残留。 c、结晶时没有结晶完全。 通过以上分析我觉得有些操作导致的损失可以避免所以我在以后的实验中保持严谨的态度。我通过本次实验我学到了乙酸酐和水杨酸在酸催化下制备乙酰水杨酸的操作方法初步了解有机合成中乙酰化反应原理巩固和进一步熟悉了减压过滤、重结晶基本操作的原理和方法了解到乙酰水杨酸中杂质的来源及其鉴别方法通过误差分析可能原因进一步更深理解实验的原理和操作养成严谨的态度。

工程热力学喷管特性实验

工程热力学喷管特性实验 实验报告评分 实验题目:喷管特性实验 实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解,建立临界压力、临界流速 和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力 (负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界 压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力,流速可高于当地音速,而流量不可能大于最大流量; 对喷管中气流的实际复杂过程有所了解,能定性解释激波产生的原因。实验原理: 1(喷管中气流的基本原理 a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得: dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a 显然,要使喷管中气流加速,当M<1时,喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时,喷管应为渐扩型(dA>0)。 2(气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp<0,dc>0,dv>0,三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时,气流处于从亚音速变为超音速的转折点,通常称为临界状态。 K 2,,K,1,,,,K,1,, 临界压力比,对于空气,,=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时,通过喷管的气体流量便达到了最大值,或成临界流量。可由下式确定:

2P2K2,,K,11,m,A,,,maxminK,1K,1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min 积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。 3(气体在喷管中的流动 (1)渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音 P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等 ,,m,mmax于或小于最大流量()。 (2)缩放喷管 缩放喷管的喉部dA=0,因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0,出口截面处的流速可超音速(c>a),其压力可低于临界压力(P2

喷管特性实验指导书

《工程热力学》喷管特性实验 实 验 指 导 书 编制:朱天宇肖洪 河海大学机电工程学院2006年5月

喷管特性实验 一、 实验目的 1. 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。 2. 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤,比较熟练地用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量。 3.测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线,做出定性的解释。 二、 实验原理 喷管是一些热工设备的重要部件,这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切 的关系。实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化,测定流量曲线和临界压力比,可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性,并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象,还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。 (一)收缩喷管出口的流速和流量 假设喷管进口的气流参数都用它们对应的滞止参数表示,喷管出口处的气流参数用下标1表示,则喷管中绝能流的能量方程为 2 11012f h c h + = 对于比热为常数的理想气体,上式成为 2 11012 p f p c T c c T + = 引用等熵过程关系式和状态方程(理想气体的γκ=),于是喷管出口的气流速度 1f c = = (1-1) 可见对于给定的气体,在收缩喷管出口气流未达到临界状态之前,进口的总焓越高,或者出口气流的压强对滞止压强比越小,则出口气流的速度越高。收缩喷管出口气流速度最高可达当地声速,即出口气流处于临界状态。通过喷管的质量流量为: 1 111111 ()f f m A c A c p q v v p γ = = 将式(1-1)式代入上式得出 m q A = (1-2) m q 是1p 的连续函数,而且当1p =0 和10p p =时,m q 都等于零。由此推论。在100p p <<的 范围内必有m q 的极限值。为了推求流量的最大值max m q ,取上式对1p 的导数,并令1/0m dq dp =,

相关文档