Вопросы для самоконтроля знаний к лабораторной работе №2
1. Что представляет собой график распределения давлений в вентиляционных воздухопроводах?
2. Какие выводы следуют из графика распределения давлений в вентиляционных воздухопроводах?
3. Как осуществляется перевод давления, выраженного высотой столба жидкости h в Паскали?
5. Как определить избыточное динамическое давление во всасывающем воздухопроводе?
6. Какой знак будет иметь статическое избыточное давление во всасывающем воздухопроводе?
7. Как определить при замерах знаки величин Нст и Но?
8. Какое из давлений больше во всасывающем воздухопроводе, а какое в нагнетательном (Нст или Но)?
Лабораторная работа № 3 Определение режима движения потока жидкости
Цель работы: Наблюдение за различными режимами движения жидкости в трубе и определение числа Рейнольдса.
При течении жидкости возможны два режима движения: ламинарный и турбулентный. Наличие того или иного режима определяется соотношением сил, действующих в движущейся жидкости, а именно, сил инерции и сил внутреннего трения (вязкости). Если в потоке преобладают силы внутреннего трения, то устанавливается ламинарный режим.
Отношение сил инерции к силам внутреннего трения характеризуется так называемым критерием режима движения (число Рейнольдса), который для напорного движения определяется соотношением:
(3.1)
где d - внутренний диаметр трубы, м;
- средняя скорость движения потока жидкости м/с;
- кинематический
коэффициент вязкости жидкости, м2/с
Каждому режиму движения соответствует определенная область значений числа Рейнольдса, не зависящая от свойств жидкости.
Смена режима (переход ламинарного режима в турбулентный или, наоборот, турбулентного в ламинарный) связана с критической величиной этого числа, обозначаемой ReKp.
Для напорного движения в трубах (в условиях так называемой внутренней задачи) нижнее критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу турбулентного режима в ламинарный, следует считать равным 2000. Верхнее критическое число ReKp B, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный, не является столь определенным, как нижнее ReKpH; численное значение его можно принять приблизительно равным 13000... 14000. Практически считают, что для Re < ReKp H имеет место ламинарный режим, а для Re < ReKp в - турбулентный режим. В интервале чисел Рейнольдса ReKp н < Re < ReKP.B возможно существование того или другого режимов. В частности, если в потоке существовал турбулентный режим, то он будет существовать до значения Re = ReKp H. Если же существовал ламинарный режим, то он будет иметь место до Re = ReKp B.
Часто среднее значение между ReKp H и ReKp B принимают за критическое число Рейнольдса ReKp; по некоторым опытным данным ReKP. H можно считать равным 2320, но при этом нужно всегда помнить о существовании области смены режима, характеристика которой недостаточно определена.
Скорость движения жидкости, при которой происходит смена режимов, называется критической скоростью. В отличие от критического значения числа Рейнольдса, одинакового для потока любой жидкости в трубопроводе любого диаметра, критическая скорость для каждой жидкости имеет свое определенное значение, зависящее от диаметра трубопровода и коэффициента вязкости жидкости:
(3.2)
Характер движения частиц при ламинарном и турбулентном режимах различен.
При ламинарном режиме частицы перемещаются как бы слоями по траекториям, параллельным между собой.
При турбулентном режиме траектория движения частиц криволинейна и сложна. Частицы при движении сталкиваются между собой, и происходит довольно интенсивный процесс перемещения.
Движение частиц можно сделать видимым, окрасив поток.
Таким образом, установить режим движения можно двумя методами: определением числа Рейнольдса и визуальным методом, наблюдая за движением частиц в подкрашенном потоке.
Если краска, добавленная к потоку, располагается в нем в виде прямой струйки, отчетливо видной на всем протяжении, это свидетельствует о параллельном перемещении частиц жидкости или о наличии ламинарного режима движения. При этом число Рейнольдса оказывается меньше критического значения, т. е. меньше 2320.
Если струйка краски размывается потоком и равномерно окрашивает его, это свидетельствует о движении частиц по сложным траекториям, что приводит к перемешиванию, или о наличии турбулентного режима. При этом число Рейнольдса - больше критического, т. е. больше 2320.