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 |
,°С |
V, см2/с |
|
|
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/с |
Q, см3/с |
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 17.11.2014Демонстрация 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 19.05.2011Определение 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 03.06.2010Механика 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 19.05.2014Теория 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 01.06.2015Определение 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 26.10.2011Анализ 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 18.05.2010Гидродинамическая 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 18.10.2013Выведение 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 14.10.2013Уравнение 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 28.09.2013Произведение расчета кривых потребного напора трубопроводов (расход жидкости, число Рейнольдса, относительная шероховатость, гидравлические потери) с целью определение затрат воды в ветвях разветвленного трубопровода без дополнительного контура.
контрольная работа [142,7 K], добавлен 18.04.2010Элементарная струйка и поток жидкости. Уравнение неразрывности движения жидкости. Примеры применения уравнения Бернулли, двигатель Флетнера (турбопарус). Критическое число Рейнольдса и формула Дарси-Вейсбаха. Зависимость потерь по длине от расхода.
презентация [392,0 K], добавлен 29.01.2014Постоянство потока массы, вязкость жидкости и закон трения. Изменение давления жидкости в зависимости от скорости. Сопротивление, испытываемое телом при движении в жидкой среде. Падение давления в вязкой жидкости. Эффект Магнуса: вращение тела.
реферат [37,9 K], добавлен 03.05.2011Основное свойство жидкости: изменение формы под действием механического воздействия. Идеальные и реальные жидкости. Понятие ньютоновских жидкостей. Методика определения свойств жидкости. Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение.
лабораторная работа [860,4 K], добавлен 07.12.2010Создание модели движения жидкости по сложному трубопроводу с параллельным соединением труб и элементов. Уравнения механики жидкости и газа для подсчета потерь на трение. Определение числа Рейнольдса. Система уравнений Бернулли в дифференциальной форме.
контрольная работа [383,5 K], добавлен 28.10.2014Гидравлические машины как устройства, служащие для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещаемой жидкости или для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, методика расчета ее параметров.
курсовая работа [846,7 K], добавлен 09.05.2014Экспериментальная проверка формулы Стокса и условий ее применимости. Измерение динамического коэффициента вязкости жидкости; число Рейнольдса. Определение сопротивления жидкости, текущей под действием внешних сил, и сопротивления движущемуся в ней телу.
лабораторная работа [339,1 K], добавлен 29.11.2014Реальное течение капельных жидкостей и газов на удалении от омываемых твердых поверхностей. Уравнение движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости. Истечение жидкости через отверстия. Геометрические характеристики карбюратора.
презентация [224,8 K], добавлен 14.10.2013Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.
презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019
