|
|
содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..
Лабораторная работа № 4 Определение числа Рейнольдса по опытным данным при ламинарном и турбулентном режимах движения
Цель работы: - под данным эксперимента определить число Рейнольдса и сделать вывод о характере движения жидкости - построить графики зависимости числа Рейнольдса от скорости движения жидкости - Re=/ (V) для различных жидкостей 1 Основные теоретические положения
В Опыты показатели, что возможны два режима движения жидкости или газа: ламинарный и турбулентный. Ламинарное (параллельно-струйное) движение характеризуется упорядоченным перемещением отдельных частиц без перемешивания и без пульсаций скорости и давления. Если в прямой трубе постоянного сечения протекает жидкость при ламинарном режиме движения, то все линии тока направлены параллельно оси трубы, т.е. прямолинейны, а поперечные перемещения жидкости в процессе её течения отсутствуют. Турбулентное (беспорядочное) движение характеризуется интенсивным перемешиванием частиц жидкости и пульсациями скоростей и давлений. Траектории отдельных частиц при турбулентном движении имеют вид замысловатых кривых, что говорит о том, что при турбулентном движении наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль трубы существуют поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объектов жидкости. Ламинарный режим наблюдается преимущественно при движении вязких жидкостей (нефти, смазочных масел и т.д.), а также при движении воды через тонкие капиллярные трубки. Движение воды в водопроводных трубах, в разного рода напорных водоводах, в каналах и реках и т.д при обычно встречающихся на практике скоростях течение почти всегда характеризуются турбулентными режимами. Режим течения жидкости зависит от её скорости и смена ламинарного течения на турбулентное в данной трубе происходит при определённой скорости течения, что является подтверждением философского закона перехода количества в качество. На основании анализа результатов опытных исследований Рейнольде предложил безразмерный коэффициент, называемый числом (критерием) Рейнольдса: , (18) где Vcp – скорость течения жидкости, м\с, d – диаметр трубы, м, ' . v – кинематический коэффициент вязкости жидкости. В результате экспериментов Рейнольд определил, что для круглой трубы критическим числом, при котором происходит смена режимов течения жидкости, является Reкр = 2320. Тогда, при Re < Rekp – течение жидкости ламинарное, а при Re > Reкp – турбулентное. 2 Описание экспериментальной установки Схема экспериментальной установки Рейнольдса показана на рисунке 1
Рисунок 1 В стеклянную трубку 1 жидкость поступает из напорного резервуара 2. наполняемого с помощью трубы 3 с краном 4. Постоянный напор (уровень свободной поверхности жидкости) поддерживается благодаря установки сливной трубы 5. Изменение скорости течения жидкости в трубе 1 производится краном 6. Мерный бак 7 служит для определения расхода жидкости. Для наглядного наблюдения за режимом течения жидкости в трубе 1 в неё с помощью капиллярной трубки 8 подводится подкрашенная жидкость из бачка 9 с краном 10. З Методика проведения эксперимента Для двух разных жидкостей установим краном 6 пять значений расхода, который измеряем с помощью мерного бака 7 (W - объём воды) и секундомера (t- время наполнения мерного бака W). Расход жидкости (Q) определяется по зависимости: , (19) 4 Регистрация опытных данных 4.1 Объём воды, поступившей в мерный бак W 4.2 Время наполнения мерного объёма t(с) Тогда расход определяем по формуле (2) ' ;'= 4.3 Зная значение диаметра трубы 1 (d) и определяя площадь её поперечного сечения (s), находим значение скорости течения жидкости (V) по соотношению: , (20)
4.4.Известным является v - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м2/с Используя соотношение (1), определяем значение Re для двух разных жидкостей при различных скоростях, и полученные значения сводим в таблице 1. Результаты расчётов Таблица 3
4.5 Построение графика По полученным результатам строим на одной системе координат два: графика (для разных жидкостей) зависимости Re = f (V) и делаем выводы. 5.Контрольны вопросы - Какие режимы жидкости вы знаете? - Охарактеризовать режимы течения жидкости. - Что является критерием оценки течения жидкости? - Описать экспериментальную установку. - Описать методику проведения эксперимента.
содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..
|
|
|