Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
Лабораторная работа №1
Тема: «Исследование смены режимов течения. Определение критических чисел Рейнольдса» Цель работы
Демонстрация режимов течения жидкости и экспериментальное определение критических чисел Рейнольдса для труб круглого сечения. Основные сведения
Режим течения определяется соотношением возмущающей течение силы инерции и стабилизирующей течение силы вязкости. Отношение этих сил выражается безразмерным числом Рейнольдса: где u – средняя скорость течения жидкости по сечению трубы; L – характерный линейный размер поперечного сечения, заполненного жидкостью (так называемого «живого сечения») для труб круглого сечения L=d; n – кинематическая вязкость. Средняя скорость находится по формуле где Q – расход потока, т.е. объем жидкости, протекающий за единицу времени через данное сечение потока, площадь которого равна S. Возможны два принципиально отличающихся режима течения жидкости, получивших название ламинарного (слоистого) и турбулентного (бурного, возмущенного) режимов. При достаточно малых скоростях основного потока, когда число Рейнольдса меньше определенного критического (Re < Reкр
), инерционная сила незначительна по сравнению с силой вязкости, которая упорядочивает движение жидкости, создавая ламинарное движение. При этом окрашенная струйка, введенная в поток, вытягивается вдоль течения в виде тонко очерченной линии. При Re»Reкр
форма окрашенной струйки резко меняется – она приобретает вид более или менее отчетливых завитков. Такая картина отвечает начальной стадии развития турбулентности, а момент ее появления – началу перехода от ламинарного режима к турбулентному (переходный режим). При Re > Reкр
силы инерции преобладают над силами вязкости, и наступает вполне развитая турбулентность. Критическое число Рейнольдса, как правило, заключено в некоторых пределах: Reкр.н.
≤ Reкр
≤ Reкр.в
, где Reкр.в.
– максимальное критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный; Reкр.н
– нижнее критическое число Рейнольдса, т.е. минимально возможное число, соответствующее переходу турбулентного режима в ламинарный. Установление режима движения имеет большое практическое значение, так как он определяет важнейшие характеристики потока, как распределение скоростей, гидравлическое сопротивление, теплоотдачу и др. Описание установки
Установка Рейнольдса (рис. 1) состоит из напорного бака 1, прозрачной трубы 2 круглого сечения с плавным входом, промежуточного бака 3 с регулирующим краном 4, расходомерного устройства 5, а также системы подачи и слива рабочей жидкости (воды) и системы подачи краски. Промежуточный бак 3 предназначен для устранения влияния крана 4 на распределение скоростей в трубе 2. Расходомерное устройство 5 представляет собой емкость, в днище которой находятся калибровочные отверстия с насадками. При том или ином расходе, поступающем в емкость из крана 4, жидкость в расходомером устройстве 5 устанавливается на определенном уровне, который отсчитывается по шкале. По полученному уровню Н
с помощью экспериментальных (тарировочных) зависимостей вычисляют расход Q
. Такие устройства для измерения расхода называются данаидами. Обработка данных:
течение жидкость рейнолдс труба Таблица 1 Средняя скорость Число Рейнольдса Внутренний диаметр d
= 1,9 см. 1. Кинематическая вязкость в зависимости от температуры находится по эмпирической формуле Пуазеля: 2. По известному уровню Н
(мм) с помощью эмпирической зависимости (для малого калибровочного отверстия 3. Средняя скорость движения воды в трубе находится по формуле: где S – площадь поперечного сечения трубы 4. Число Рейнольдса для трубы находится по формуле: 5. Среднее число Рейнольдса находится как
|