Справочная информация

1. Коэффициент кинематической вязкости воды зависит от температуры.

t, 0С	V,м/с2
0	0,0178
10	0,0131
20	0,010105
30	0,008032
40	0,006587
50	0,005558
60	0,004779
70	0,004100
80	0,003670
90	0,003300
100	0,002960

, см²/с

где t – температура в градусах Цельсия ( ⁰С )

2. Средняя скорость v воды в трубе

3. Расход Q воды – количество воды, протекающее через живое сечение потока в единицу времени

4. Площадь живого сечения S потока – площадь сечения потока, в каждой точке которого местные скорости частиц жидкости перпендикулярны к поверхности сечения.

5. Местная скорость U – осредненная во времени скорость частиц жидкости, проходящих через неподвижную точку живого сечения потока.

6. Критерий Рейнольдса есть отношение сил инерции к силам вязкого трения.

Если силы инерции велики в сравнении с силами вязкого трения, то частицы жидкости перемещаются как по направлению течения, так и поперек, тем самым происходит интенсификация перемешивания, растут дополнительные потери энергии на перемешивание частиц жидкости и удельная энергия, потребная на перемещение жидкости, пропорциональна средней скорости в степени n = 1,75 …2

Если силы вязкого трения велики, то движение жидкости происходит слоями без перемешивания частиц между слоями и потребная на перемещение жидкости удельная энергия пропорциональна средней скорости в степени n = 1

Первый случай движения называется турбулентными, второй – ламинарным.

Значение критерия Рейнольдса, при котором происходит резкое изменение влияние сил инерции на возмещение потока, смену режимов движения, называется критическим и равно R_{е крит} ≈ 2300.

Контрольные вопросы.

1.Режимы движения жидкости?

2. Физический смысл критерия Рейнольдса?

3. Кинематический и динамический коэффициенты вязкости? Их физический смысл и взаимосвязь?

4. Понятие средней скорости истечения жидкости?

5.Что происходит при ламинарном и турбулентном режиме течения жидкости?

6.Чему равно критическое значение Рейнольдса?

7.Цель лабораторного исследования?

8.От чего зависит коэффициент кинематической вязкости воды?

Лабораторная работа №5

тема: Определение коэффициента гидравлического трения

Цель работы: Найти значения коэффициента гидравлического трения λ опытным путем и его расчетные значения для условий опыта и сравнить между собой. Решить задачу на определение потерь напора.

Задача работы. Уяснить:

- понятие потери напора по длине;

- значимость коэффициента гидравлического трения λ для вычисления потерь напора и его зависимость от режима движения жидкости, шероховатости внутренних стенок трубы и ее размеров;

- понятие гидравлические гладкие трубы;

- условия, при которых одна и та же труба работает как гидравлическая гладкая и как гидравлически шероховатая;

- понятие квадратичная область (зона) сопротивления.

Таблица 5.1.

Исходные данные	Ед. изм.	1 - труба	2 - труба
Внутренний диаметр трубы d	м
Длина исследуемых участков l	м
Абсолютная шероховатость	м

Рабочее задание.

1. Включить насосную установку.

2. Открыть вентиль на входе по указанию преподавателя и снять показание манометров Н₁, Н₂, Н₃, Н₄.

3. Замерить время t протекания измеряемого объема V.

4. Снять показание термометра и найти значение коэффициента кинематической вязкости воды при этой температуре ν.

5. Свести показание в таблицу 5.2.

6. Повторить пункты 2, 3, 4, 5 два раза.

7. Обработать опытные данные.

Таблица 5.2.

Опытные данные

№

1 - труба

2 - труба

V, м3

t, c

S, м2

Q, м3/c

T, °C

ν, м2/с

H1, м

H2, м

H3, м

H4, м

1

2

3

Обработка опытных данных.

1. Определить расход воды через установку для каждого опыта Q.

2. Определить среднюю скорость воды для каждой трубы и опыта v.

3. Определить число Рейнольдса для каждой трубы и опыта Re.

4. Определить потери по длине для каждой трубы и опыта h_дл.

5. Определить опытное значение коэффициента гидравлического для каждой трубы и опыта λ_оп.

6. Определить граничные числа Рейнольдса для каждой трубы Re_гр.

7. Определить расчетное значение коэффициента гидравлического трения для условий опыта λ_расч.

8. Отклонение опытного коэффициента гидравлического трения от расчетного ε.

9. Свести показание в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Опытные данные

№ опыта	1 - труба
	Δh, м	ΔР, Па	v, м/с	Re					λоп	λрасч	ε
1
2
3
№ опыта	2 - труба
	Δh, м	ΔР, Па	v, м/с	Re				λоп		λрасч	ε
1
2
3