3.6 Методика проведения опытов
Перед проведением работы студенты должны изучить технику безопасности (Приложение В).
Убедившись, что установка подготовлена к работе (сосуд 8 наполнен подкрашенной жидкостью, шланги от переливной трубы 4 и от выхода труб 2, 3 направлены в канализацию), закрывают вентили 5, 6 и включают подачу жидкости из водопровода в бак 1. После того, как уровень жидкости в баке достигнет переливной трубы, открывают вентиль 5 и с помощью секундомера и счетчика объема 7 определяют расход жидкости в круглой трубе. Затем открывают кран 9 и наблюдают движение подкрашенной струйки в основном потоке жидкости. Закончив наблюдение, кран 9 закрывают. Опыты проводят при пяти различных степенях открытия дросселя. Причем сначала степень открытия постепенно увеличивают, а затем, наоборот, постепенно уменьшают. Важно при этом зафиксировать, при каком расходе происходит переход от ламинарного режима к турбулентному и наоборот. Аналогично проводят опыты в трубе прямоугольного сечения. Вентиль 5 для этого нужно закрыть.
3.7 Обработка опытных данных
3.7.1 Осредненная по сечению потока скорость движения воды
wср = V/S,
где V – объемный расход воды, м3/с;
S – площадь живого сечения потока, м2.
3.7.2
Эквивалентный диаметр канала
,
где Псм – смоченный периметр канала, м .
3.7.3 Число Рейнольдса рассчитывают по формуле 3.1.
Значения критического числа Рейнольдса, найденные из опытов, сравниваются со значениями, приведенными в технической литературе.
Результаты измерений и расчетные величины заносят в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Определение числа Рейнольдса
Наименование, обозначение и размерность величин |
Номер опыта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Круглая труба |
|||||
Число делений по шкале ротаметра m, дел |
|
|
|
|
|
Объемный расход воды V, м3/с |
|
|
|
|
|
Плотность воды , кг/м3 |
|
||||
Вязкость динамическая , Па с |
|
||||
Площадь живого сечения потока S, м2 |
|
||||
Смоченный периметр Псм , м |
|
||||
Эквивалентный диаметр dэк , м |
|
||||
Скорость, осредненная по сечению wср, м/с |
|
|
|
|
|
Число Рейнольдса опытное Re |
|
|
|
|
|
Число Рейнольдса справочное Re'кр |
|
||||
Прямоугольная труба |
|||||
То же |
|
|
|
|
|
---------------------------------------------------------------------------------- |
|||||
3.8 Контрольные вопросы
1. Что изучает гидродинамика?
2. Что является движущей силой при течении жидкостей?
3. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
4. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
5. Режимы движения жидкостей. По каким признакам можно судить о режиме движения жидкости?
6. Каков характер движения жидкости при ламинарном и турбулентном режиме движения? При каком режиме скорость наиболее равномерно распределена по сечению потока?
7. Характеристики турбулентного потока.
8. Структура турбулентного потока.
9. От чего зависит значение числа Рейнольдса?
10. В каком случае совпадают понятия: живое сечение потока и поперечное сечение канала; геометрический и смоченный периметр канала?