Изучение режимов движения жидкости

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ГОРНЫЙ»

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа

Лабораторная работа №2

«Изучение режимов движения жидкости»

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

Краткое теоретическое содержание

Если отдельные слои, струйки жидкости или газа перемещаются, не смешиваясь между собой, то режим движения потока ламинарный.

Если же частицы жидкости движутся хаотично, и течение сопровождается массообменном между слоями (струйками), то режим движения турбулентный.

Число Рейнольдса - безразмерный комплекс величин, отображающих взаимодействие сил инерции и сил внутреннего трения. Для движения флюидов в круглых трубах существует критическое число Рейнольдса, показывающее переход от ламинарного режима к турбулентному. Без внешнего воздействия критическое число Рейнольдса Re = 2320.

Схема установки. 1 - кран, регулирующий расход воды в трубе 13; 2 - бак; 3 - бачок с подкрашенной жидкостью; 4 - краник, регулирующий поступление подкрашенной жидкости; 5 - трубка; 6 - термометр; 7 - водослив; 8 - задвижка; 9 - бак; 10 - перегородка; 11 - сливная труба; 12 - водомерная трубка; 13 - стеклянная труба; 14 - сливной бак; 15 - водомерная трубка; 16 - кран сливного бака.

Формулы и данные для вычисления

Объём воды в мерном баке при i-м измерении ,

где Fб - площадь бака, Дz - разница уровней жидкости в водомерной трубке;

, где z2, z1 - высоты по меткам 1 и 2;

Расход воды ;

Средний расход ;

Кинематический коэффициент вязкости по методу интерполяции , где и - измеренное значение температуры воды, иi и иi+1 - соответственно температуры, для которых температура и является промежуточной.

Число Рейнольдса , где d - внутренний диаметр трубы.

Результаты опыта

Результаты опыта заношу в таблицу 1, рассчитываю необходимые для неё значения.

Таблица 1. Опытные и расчётные величины

Расчет

15 - 10 = 5 см;

d = 55 мм. Fб = 7,7 дм2 ;

м3;

Q1=0,00924/256=36,09*10-6 [м3/с]

Q2=0,00924/227=40,7*10-6 [м3/с]

Q3=0,00924/233=39,66*10-6 [м3/с]

Q4=0,003/24=125*10-6 [м3/с]

Q5,6=0,003/25=120*10-6 [м3/с]

Q7,9=0,0077/12=641,67*10-6 [м3/с]

Для ламинарного режима:

Qср=36,09*10-6+40,7*10-6+39,66*10-6=38,82*10-6 [м3/с]

Для переходного режима:

Qcp=125*10-6+120*10-6+120*10-6=122*10-6 [м3/с]

Для турбулентного режима:

Qcp=641,67*10-6+700*10-6+641,67*10-6=661,67*10-6 [м3/с]

Кинематический коэффициент вязкости:

[м2/с]

Число Рейнольдса для каждого из режимов:

Для ламинарного режима:

Для переходного режима:

Для турбулентного режима:

Задания

движение жидкость рейнольдс скорость

1. Вычислить скорость воды в трубе, при которой происходит изменение режима течения. Определить, как она изменится, если увеличить d трубы в 3 раза, затем нагреть воду до 40.

Критическое число Рейнольдса . Отсюда расход, при котором происходит изменение режима течения

= 1,56*10-4 м3/с. м/с.

При увеличении d трубы в 3 раза уменьшится в 3 раза, т.к. , Q прямо пропорционален d, Fсеч прямо пропорционален d2, отсюда обратно пропорционален d. м/с.

При последующем нагревании воды до 40 кинематический коэффициент вязкости станет упадёт до см2/с = м2/с. Скорость станет равна м/с, т.е возрастёт при нагревании воды.

2. Вычислить скорость воздушного потока, при которой происходит изменение режима движения, если температура , а труба имеет диаметр d = 80 мм. Кинематический коэффициент вязкости для воздуха при 40°С м2/с. м/с.

Вывод

В данной лабораторной работе мы рассмотрели режимы тока жидкости (воды) и их визуальное отличие друг от друга. Был рассчитан критерий Рейнольдса, который определяет режимы тока жидкости, скорость воды в трубе, при которой происходит изменение режима течения; определено, как она изменится при изменении диаметра трубы, температуры жидкости. Вычислена скорость воздушного потока, при которой происходит изменение режима движения.

Размещено на Allbest.ru