Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО АлтГТУ им. Ползунова И. И.

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Лабораторная работа № 5

по курсу «Гидравлика»

«Определение режима течения жидкости»

ОТЧЕТ

ЛР 270102.05.000 ОТ

Выполнил:

студент ПГС-01 Березовиков А.А.

Проверил:

старший преподаватель кафедры ТГВ Яковенко В.П.

Работа принята с оценкой __________________________________

Барнаул 2013

1. Содержание

5.1 Содержание 2

5.1 Содержание 2

5.2 Цель работы 3

5.3 Основные теоретические положения 3

5.4 Схема установки и методика измерений 4

5.5 Анализ полученных результатов 7

5.6 Вывод 8

Список литературы 9

2. Цель работы

Цель – совершенствование навыков постановки и проведения гидравлических экспериментов, освоение расчётных методов определения режима течения.

3. Основные теоретические положения

Опыты Рейнольдса в 1883 году показали, что переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при критической скорости, которая для разных диаметров труб оказалась различной, возрастая с увеличением вязкости и уменьшаясь с уменьшением диаметра трубы.

Режим течения определяется значением числа Рейнольдса (3.1), которое характеризует соотношение инерционных сил и сил внутреннего трения (вязкости) в потоке.

(3.1)

где  – плотность потока;

V – скорость потока;

l – характерный размер (для труб – внутренний диаметр);

 – динамический коэффициент вязкости;

 – кинематический коэффициент вязкости.

Граница между ламинарным и турбулентным течениями весьма условна, так как устойчивость течения зависит от многих причин (шероховатости и кривизны поверхности, начальных возмущений и др.). Скорость и число Рейнольдса, при достижении которых происходит переход ламинарного течения в турбулентное, называются соответственно критической скоростью и критическим числом Рейнольдса (3.2).

(3.2)

При значениях Re<Re_кр течение ламинарное, а при Re>Re_кр – турбулентное.

В трубопроводах систем отопления, вентиляции, газоснабжения, теплоснабжения, водоснабжения и др. движение, как правило, всегда является турбулентным, так как движущаяся среда (вода, газ, пар, воздух) имеет малую вязкость. Ламинарное движение воздуха и воды возможно лишь при движениях в трубах очень малого диаметра. Более вязкие жидкости (например, масла) могут двигаться ламинарно даже в трубах значительного диаметра.

V_ср=0,5u_max V_ср=0,87u_max

Рисунок 3.1 – Ламинарное течение Рисунок 3.2 – Турбулентное течение

При ламинарном течении (рисунок 3.1) распределение скоростей u по сечению трубы имеет параболический характер: у стенок трубы скорости равны нулю (эффект прилипания, смачивания), а при удалении от них скорости плавно нарастают, достигая максимума u_maxна оси трубы.

При турбулентном течении (рисунок 3.2) закон распределения скоростей сложнее: в пределах большей части поперечного сечения скорости лишь незначительно меньше максимального значения на оси, но зато вблизи стенок величина скорости резко падает до нуля. Более равномерное распределение скоростей по сечению при турбулентном течении объясняется наличием перемешивания, осуществляемого поперечными составляющими скоростей.

4. Схема установки и методика измерений

1, 2 – баки; 3 – перегородка; 4, 5 – опытные каналы; 6 – щель; 7 – решётка; 8 – уровнемерная шкала

Рисунок 4.1 - Схема устройства №3

Для проведения работы с устройством №3 выполнить действия:

1) Создать в канале 4 течение жидкости (рисунок 3.1,а) при произвольном наклоне устройства №3 от себя.

2) Измерить время t перемещения уровня воды в баке на некоторое расстояние S и снять показания термометраТ, находящегося в устройстве №1 или другого.

3) Рассчитать число Рейнольдса по порядку, указанному в таблице 4.1.

4) Повернуть устройство №3 в его плоскости на 180° (рисунок 3.1,б) и выполнить операции по пунктам 2 и 3.

5) Сравнить полученные значения чисел Рейнольдса между собой и затем на основе сравнения с критическим значением числа Рейнольдса сделать вывод о режиме течения

6) Заполнить таблицу 4.1.

Наименование величин	Обозначения, формулы	№ опыта
		1	2
Изменение уровня воды в баке, см	S	7	7
Время наблюдения за уровнем, с	t	48,05	5,21
Температура воды, °С	T	27,8	27,8
Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с		0,0085	0,0085
Объём воды, поступившей в бак за время t, см3	W=ABS	588	588
Расход воды, см3/с		12,24	112,86
Средняя скорость течения в канале, см/с		4,9	45,14
Число Рейнольдса		810	7000
Название режима течения	Re (<>) Reкр=2300	ламинарное	турбулентное

Таблица 4.1 - Таблица расчёта числа Рейнольдса и определения вида течения жидкости

А = 21 см; В = 4 см; d= 1,4 см; ω= 2,5 см²;p=750мм.рт.ст.;W=22%

Re₁< 2300 => течение ламинарное;

Re₂> 2300 => течение турбулентное.

С трубой и вентиляторами проводится три эксперимента замера местных скоростей потока в поперечном сечении круглой трубы.