Головна

Дослідження режимів руху рідини

  1. I. Закони взаємодії і руху тіл. (26 годин)
  2. Q - коефіцієнт зміни інтенсивності руху;
  3. VI. Культура і спадкоємність. Дослідження конфлікту між поколіннями

МЕТА І ЗМІСТ

Візуальне спостереження ламинарного і турбулентного режимів руху рідини, а також зміни режимів .. Обчислення по досвідченим даним значень Rе при спостережуваних режимах і переході з ламінарного в турбулентний рух.

1.2. ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

Одна з основних завдань гідравліки - оцінка втрат напору на подолання гідравлічних опорів, що виникають при русі реальних рідин в різних гідравлічних системах.

Щоб правильно визначити ці опору, перш за все необхідно скласти чітке кончина про механізм самого руху рідини. При дослідженні питання приходимо до висновку про існування двох різних, різко відрізняються режимів руху: ламінарного (шаруватого) і турбулентного (вихрового). При ламінарному русі частинки рідини рухаються без перемішування, їх траєкторії не перетинаються, спостерігається шарувату переміщення.

Ламінарний режим спостерігається переважно при русі в'язких рідин - нафта, бітум, мастила та ін. Або при русі будь-яких рідин з малими швидкостями.

Турбулентний режим характеризується безладним рухом частинок рідини і має місце при порівняно великих швидкостях і малої в'язкості.

Існування того чи іншого режиму руху в трубопроводі відділяється значенням безрозмірною величини - числа Рейнольдса.

де v - середня швидкість руху рідини;

d - внутрішній діаметр труби;

n - кінематичний коефіцієнт в'язкості.

З фізичної точки зору число Рейнольдса характеризує співвідношення між силами інерції і в'язкості (внутрішнього тертя), що діють в потоці. Коли переважають сили в'язкості (число Рейнольдса мало), частки рідини рухаються, чи не перемішуючись.

Якщо ж переважають інерційні сили (коли число порівняно велике), то впорядкованість руху частинок порушується, вони рухаються хаотично.

Дослідами встановлено, що при Rе <2320 в круглій циліндричній трубі існує стійке ламінарний плин. При Rе 2320 шарувату рух порушується, і до Rе = 4000 має місце так звана перехідна область, для якої характерна переміжна турбулентність, тобто періодична зміна характеру перебігу з ламінарного на турбулентний. Ламінарний плин може зберігатися і при Rе 2300, але воно буде нестійким, і при невеликих збурення (поштовхи, вібрації) відразу ж переходить в турбулентний.

Число Рейнольдса, при якому відбувається перехід від ламінарного режиму до турбулентного, носить назву критичного числа Рейнольдса RеКР. Для труб круглого перетину RеКР = 2320. Для відкритих потоків як лінійної характеристики приймають гідравлічний радіус R (відношення площі до змоченій периметру c).

де VКР - Критична швидкість, відповідна зміні режимів.

Критичне число Рейнольдса для відкритих потоків дорівнює 500 (RеКР = 500)

1.3. АПАРАТУРА І МАТЕРІАЛИ

Установка складається з напірного бака 1, що заповнюється водою, і судини 4, в який наливають фарбувальні речовини. Труба 2 має на кінці кран 3, що дозволяє регулювати витрати електроенергії і швидкість руху рідини. Вимірювання витрати рідини здійснюється об'ємним способом за допомогою мірного бака 7. Труба 2 для здійснення плавного входу в неї має вхідну воронку, з посудини 4 підведена тонка трубка 5 з затискачем 6, по якій в потік подаються фарбувальні речовини (рисунок 1.1).

Малюнок 1.1 - Принципова схема лабораторної установки

На розсуд викладача цю лабораторну роботу також можна виконувати на лабораторному стенді, схема якого наведена на рис.1.2.

Малюнок 1.2. Універсальний лабораторний стенд.

1 - Насос. 2 - Регулюючі вентилі. 3 - Система ротаметрів.
 4 - Компенсаційний бак. 5 - Лабораторний модуль.
 6 - Голчатий вентиль. 7 - Зливний бак. 8 - Воздушник з пережимом.

Шляхом зміни лабораторного модуля 5, цей стенд можна підготувати для вивчення різних гідравлічних процесів.

1.4. РЕКОМЕНДАЦІЇ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

Студенти зобов'язані виконувати загальні вимоги безпеки згідно з Інструкцією з охорони праці в лабораторії С-106 кафедри «Теплотехніка, ТГСіВ», затвердженої 26.02.1999 року.

3.5. МЕТОДИКА І ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Під час досліду рівень води в баку 1 підтримується постійним за допомогою переливу. Досвід починається з малих швидкостей, для цього кран 3 трохи відкривають і одночасно пускають фарбувальні речовини через трубку 5. У скляній трубі повинна бути видна пофарбована цівка, яка легко виділяється в рухомому потоці. Отже, що рухається цівка, яка не перемішується з сусідніми цівками, тобто спостерігається струйное рух, зване ламінарним. Збільшуючи ступінь відкриття крана 3 збільшують швидкість руху рідини до тих пір, поки цівка барвника не почне губитися в загальному потоці рідини, тобто відбувається перехід з ламінарного режиму в турбулентний. Подальшим відкриттям крана встановлюють швидкість руху, відповідну сталому турбулентному течією, цівка зовсім зникає, потік забарвлюється рівномірно.

У кожному досвіді роблять виміри температури, часу повного або часткового заповнення мірного бака, обсягу мірного бака. Результати заносять у таблицю 1.1. Досвід, відповідний переходу з ламінарного в турбулентний режим, виробляють 3 рази для більш точного встановлення критичного числа Рейнольдса.

Таблиця 1.1 - Обробка результатів досвіду

 величина  позначення  Одиниці виміру  № дослідів
 Режим руху рідини   -        
 Обсяг рідини в мірній баку W  см3        
 Час заповнення мірного бака t с        
 Температура в напірному баку t 0С        
 Об'ємна витрата рідини  см3/ с        
 Середня швидкість  v = Q / w  см / с        
 Кінематичний коефіцієнт в'язкості n  см2/ с        
 число Рейнольдса -        

Постійні величини: діаметр труби - d = 2,5 см,

площа перерізу - w = pd2/ 4 см2

1.6. ЗМІСТ ЗВІТУ ТА ЙОГО ФОРМА

Звіт по лабораторній роботі виконуються в зошиті або на аркушах формату А4. При цьому в звіті повинні бути записані: номер і найменування лабораторної роботи, мета роботи, накреслені принципова схема досвіду або дослідної установки »таблиця для запису основних параметрів установок і досвідчених даних, необхідні розрахункові залежності.

Виконавши всі необхідні записи показників приладів, треба зробити обчислення, занести в таблицю, зробити короткі висновки по роботі (в години лабораторних занять або години самостійної роботи).

Робота повинна бути захищена і підписана викладачем, під керівництвом якого вона проводилася.

1.7. Контрольні запитання та захист РОБОТИ

1. Які бувають режими руху рідин?

2. Що називається ламінарним режимом течії?

3. Що називається турбулентним режимом течії?

4. Яким критерієм характеризуються режими руху рідини?

5. Який фізичний зміст числа Рейнольдса?

Захист роботи проводиться у вигляді співбесіди.

Лабораторна робота №2

застосування | ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ


АПАРАТУРА І МАТЕРІАЛИ | МЕТОДИКА І ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ | Пристрій відцентрового насоса | Випробування відцентрового насоса | Визначення коефіцієнта теплопровідності сипучих матеріалів методом труби | Дослідження тепловіддачі від горизонтальної труби при вільному русі повітря |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати