Изучение режимов движения жидкости

Исследование и оценка влияния различных параметров на режим потока жидкости. Понятие и порядок определения критерия Рейнольдса для трубопроводов. Расчет и анализ значений кинематических коэффициентов вязкостей воды, соответствующих значениям температур.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 12.05.2015
Размер файла 447,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Изучение режимов движения жидкости

Цель работы: визуальное наблюдение за движением жидкости в стеклянной трубке и вычисление критерия Рейнольдса для наблюдения режимов.

Краткие теоретические сведения:

Опытами установлено, что режим потока может существенно меняться с изменением различных его параметров. Если отдельные слои, струйки жидкости или газа перемещаются, не смешиваясь между собой, то режим движения потока называется ламинарным. Если частицы жидкости движутся хаотично и течение сопровождается массообменном между слоями (струйками), то режим движения называется турбулентным.

Влияние параметров потока в трубе на переход от одного режима движения к другому было установлено опытами Рейнольдса. Критерием режима течения является комплекс величин, который носит названия критерия Рейнольдса и для трубопроводов имеет следующий вид:

Где - средняя скорость движения жидкости или газа; d - диаметр трубы; - плотность жидкости или газа; µ и - соответственно динамический и кинематический коэффициенты вязкости жидкости или газа.

Существует некоторое критическое значение числа Рейнольдса Reкр, характеризующее границу перехода от одного режима движения жидкости к другому.

Описание установки:

Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из двух металлических баков 2 и 9, соединенных стеклянной трубкой 13. Поток по ней движется из бака 9 в бак 2. Поступление воды из водопровода в бак 9 регулируется краном 8. Регулирование расхода воды в трубе 13 осуществляется краном 1. Для обеспечения устойчивого движения потока по трубе 13 необходимо, чтобы перепад уровней жидкости в баках 2 и 9 оставался во время каждого замера одинаковым. С этой целью в баке 9 установлен водослив 7 со сливной трубой 11. Водослив позволяет сбрасывать излишки воды и тем самым обеспечивать постоянство уровня воды на входе в стеклянную трубу 13. Для контроля уровня воды в баке 9 служит водомерная трубка 12. С целью снижения начальной степени возмущений потока при входе в трубу, бак 9 разделен перегородкой 10, позволяющей существенно успокоить поток перед входом в трубу. Для наблюдения структуры потока при различных режимах его движения, в трубу 13 по трубке 5 из бачка 3 вводится подкрашенная жидкость, обладающая почти такими же свойствами, что и вода. Поступление подкрашенной жидкости через загнутый под прямым углом конец трубки 5 в трубу 13 регулируется краником 4.

Температура воды при определении кинематического коэффициента вязкости измеряется термометром 6.

Расход движущейся жидкости в трубе 13 определяется отношением объема воды в мерном баке 14 к времени его заполнения. Объем воды в мерном баке 14 определяется произведением площади его поперечного сечения (Sб=0,077м2) и разностей уровней жидкости в водомерной трубке 15. Время заполнения бака 14 фиксируется секундомером. Опорожнение осуществляется открытием крана 16.

Порядок выполнения работы:

При выполнении этой лабораторной работы производится три опыта, в каждом из которых необходимо сделать по три замера.

Первый опыт

1. Открытием кранов 1 и 4 создается ламинарный режим движения жидкости (подкрашенная струйка по всей длине трубы 13 не размывается).

2. Наполнив бак 14 на заданный преподавателем уровень, остановить секундомер и закрыть кран 16.

3. Произвести замер объема воды в баке 14.

4. Записать время заполнения бака, объем воды и её температуру.

Все замеры при этом режиме произвести еще два раза. При замерах кран 4 можно перекрыть.

Второй опыт

1. При открытом кране 4 медленно открывать кран 1, постепенно увеличивая скорость воды в трубке 13 до тех пор, пока подкрашенная струйка не приобретет волнообразную форму.

2. Повторить п.п. 2,3,5, и 6 первого опыта

Третий опыт

1. Постепенно открывая кран 1, увеличивать скорость воды в трубе 13 до полного размыва струйки подкрашенной жидкости (развитый турбулентный режим).

2. Повторить п.п. 2,3,5 и 6 первого опыта

Основные расчетные формулы:

Расход воды:

,

где Wi - объем воды в баке при iом измерение

ti - время заполнения бака при iом измерение

Средний расход:

Кинематический коэффициент вязкости

- измеренное значение температуры воды; и - соответственно температуры, для которых температура является промежуточной и которым соответствуют следующие значения кинематического коэффициента вязкости:

°С

V, см2

,°С

V, см2

0

0,0178

15

0,0114

5

0,0152

20

0,0101

10

0,0131

30

0,0084

12

0,0124

40

0,006

и соответственно значения кинематических коэффициентов вязкостей воды, соответствующие значениям температур и

Число Рейнольдса для каждого из режимов вычисляется по формуле

рейнольдс вязкость жидкость поток

где d - внутренний диаметр стеклянной трубы стенда.

Обработка данных

Результаты измерений и обработки опытных данных

опыта

Измеренные величины

Расчетные величины

Т,

оС

W, см3

t,

с

,

см2

Q,

см3

Q c,

Re

Режим

движения

1.1

1.2

1.3

2.1

2.2

2.3

3.1

3.2

3.3

9

9

9

5

5

5

4

4

4

7700

7770

7770

7700

7700

7700

7700

7700

7700

89

95

92

48

49

48

26

25

26

0,0131

0,0131

0,0131

0,0152

0,0152

0,0152

0,0152

0,0152

0,0152

87,3

81,78

83,54

161,8

161,9

161,8

298,84

298,75

298,84

84,2

161,58

298,8

1530,9

2490

4596

Ламинар.

Лам. Турб.

Турбул.

Используя основные расчетные формулы, получаем расход жидкости, число Рейнольдса. В результате определяем режим движения жидкости

d =5.5

Вывод

Благодаря данной лабораторной работе, мы ознакомились с двумя основными режимами движения жидкости, формулам, с помощью которых мы можем определять режим течения жидкости и находить критическую точку перехода. В ходе лабораторной работы мы провели 9 опытов, по три в каждом исследуемом режиме: ламинарном, переходном из ламинарного в турбулентный и турбулентный. Были получены экспериментальные время заполнения бака жидкостью и температура воды в каждом опыте. С помощью формул мы нашли число Рейнольдса для каждой серии опытов. Полученные нами данные практически совпали с теоретическими. Опыт признан успешным.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основное уравнение гидростатики, его формирование и анализ. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления. Расчет длинных трубопроводов и порядок определения силы удара в трубах.

    контрольная работа [137,3 K], добавлен 17.11.2014

  • Демонстрация режимов течения жидкости и экспериментальное определение критических чисел Рейнольдса для труб круглого сечения. Структура и основные элементы установки Рейнольдса, ее функциональные особенности и назначение, определение параметров.

    лабораторная работа [29,2 K], добавлен 19.05.2011

  • Определение числовых значений объёмного, массового и весового расхода воды, специфических характеристик режима движения, числа Рейнольдса водного потока, особенности вычисления величины гидравлического радиуса трубопровода в условиях подачи воды.

    задача [25,1 K], добавлен 03.06.2010

  • Механика жидкостей, физическое обоснование их главных свойств и характеристик в различных условиях, принцип движения. Уравнение Бернулли. Механизм истечения жидкости из отверстий и насадков и методика определения коэффициентов скорости истечения.

    реферат [175,5 K], добавлен 19.05.2014

  • Теория движения жидкости. Закон сохранения вещества и постоянства. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости. Применение уравнения Д. Бернулли для решения практических задач гидравлики. Измерение скорости потока и расхода жидкости.

    контрольная работа [169,0 K], добавлен 01.06.2015

  • Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу.

    контрольная работа [11,4 M], добавлен 26.10.2011

  • Анализ и особенности распределения поверхностных сил по поверхности жидкости. Общая характеристика уравнения Бернулли, его графическое изображение для потока реальной жидкости. Относительные уравнение гидростатики как частный случай уравнения Бернулли.

    реферат [310,4 K], добавлен 18.05.2010

  • Гидродинамическая и тепловая стабилизация потока жидкости в трубе. Уравнение подобия для конвективной теплоотдачи. Теплоотдача к жидкости в кольцевом канале. Критические значения чисел Рейнольдса для изогнутых труб. Поправка на шероховатость трубы.

    презентация [162,4 K], добавлен 18.10.2013

  • Выведение уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости - уравнения Стокса. Рассмотрение основных режимов движения жидкости в горизонтальных трубах постоянного поперечного сечения - ламинарного и турбулентного. Определение понятия профиля скорости.

    презентация [1,4 M], добавлен 14.10.2013

  • Уравнение неразрывности потока жидкости. Дифференциальные уравнения движения Эйлера для идеальной жидкости. Силы, возникающие при движении реальной жидкости. Уравнение Навье - Стокса. Использование уравнения Бернулли для идеальных и реальных жидкостей.

    презентация [220,4 K], добавлен 28.09.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.