Методические указания по обработке опытных данных.

1. Объемный расход воды

, м³/с,

где V - замеренный объем воды, м³; - время наполнения объема V, с.

2. Среднеобъемная скорость потока в поперечном сечении 2-2 трубы

, м/с,

где F=R², м² - площадь поперечного сечения трубы. R = 8,5 мм.

3. Кинематический коэффициент вязкости , м²/с определяется по температуре t_В °C воды в соответствии с графикой на рис.1.3 [I].

4. Число Рейнольдса

где d - диаметр сечения 2-2 трубы, м.

Содержание отчета

1. Протокол эксперимента со схемой установки.

2. Эскизы картины течения при различных Re.

3. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Опишите установку Рейнольдса для исследования режимов движения жидкости.

2. В чем отличие ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости.

3. Чем вызвано неравномерное распределение скорости жидкости по сечению трубы.

4. Какова зависимость коэффициента кинематической вязкости воды от температуры.

Литература: [l , с.62].

Лабораторная работа 2

Движение жидкости в трубе переменного сечения

Цель работы: экспериментальное подтверждение закона сохранения энергии в механической форме (уравнение Бернулли) для потока реальной несжимаемой жидкости.

Описание рабочего участка лабораторной установки.

Уравнение Бернулли выражает закон сохранения энергии в механической форме для потока жидкости. Для участка 1-2 элементарной струйки (площадь поперечного сечения бесконечно мала) реальной (вязкой) несжимаемой жидкости (рис.2.1) при установившемся движении уравнение Бернулли имеет следующий вид:

(2.1)

где Z_q - удельная потенциальная энергия (энергия положения или иначе, работа сил тяжести); Z - геометрическая высота; q - ускорение силы тяжести; - удельная потенциальная энергия давления; удельная кинетическая энергия; - удельная суммарная потеря энергии на преодоление сопротивлений на участке 1-2:

Таким образом, в уравнении (2.1) энергия удельная, т.е. отнесенная к I H веса жидкости.

При протекании жидкости в трубе в слагаемое кинетической энергии уравнения (2.1) следует ввести поправочный множитель - коэффициент . учитывающий неравномерность эпюры скорости в поперечном сечении трубы. Тогда для участка 1-2 трубы уравнение Бернулли запишем следующим образом:

(2.2)

Рис.2.1 Схема различных напоров на участке элементарной струйки

При ламинарном движении жидкости в трубах  = 2, при турбулентном движении  = 1,02  1,04. В практике чаще наблюдается турбулентное движение в трубах, а в инженерных расчетах приближенно принимают = 1.

Из уравнения (2.2) следует, что статическое давление Р изменяется не только под влиянием сопротивления , но и в результате изменения скорости V₁, т.е. изменения площади сечения трубы, поскольку Q = V₁ F₁=const.

Описание установки/

Рабочий участок гидростенда ( см. описание гидростенда) для данной лабораторной работы представляет собой трубу переменного сечения (рис.2.2). Для измерения статического давления жидкости в трех сечениях (сечения I, II, III) в стенке трубы имеются отверстия с трубками, соединенные с пьезометрами. Для измерения, полного давления на оси трубы в тех же сечениях установлены изогнутые трубки, соединенные с соответствующими пьезометрами. Таким образом, разница столбиков жидкости в пьезометре полного давления и в пьезометре статического давления соответствует максимальной скорости на оси трубы.

Рис. 2.2. Экспериментальный участок – труба переменного сечения