2. Описание лабораторных стендов
2.1. Гидравлический стенд №1
Гидравлический стенд №1 (рис. 1) состоит из бака 1, служащего одновременно основанием установки, напорного резервуара 2, наклонной трубы переменного сечения 3 с пьезометрами 4 и трубками Пито 5.
Напорный резервуар наполняется водой насосом, который подает воду из внутреннего автономного резервуара. В напорном баке поддерживается постоянный уровень за счет переливной трубы 6. Насос включается тумблером 7. Расход воды в наклонной трубе регулируется краном 8.
Визуализация потока жидкости, протекающей в канале переменного сечения, достигается за счет прозрачной стенки, выполненной из органического стекла.
2
6
4
7
8 3 Z 5 Рис. 1. Гидравлический стенд №1
2.2. Гидравлический стенд №2
1
Напорный резервуар наполняется водой с помощью насоса, который подает воду из внутреннего автономного резервуара. В напорном баке поддерживается постоянный уровень за счет переливной трубы. Насос включается тумблером 7.
На передней панели установки скомпонованы маховички управления краном подвода воды в напорный бак, краном регулирования расхода 5 в опытной трубе и краном слива 6 из мерного бачка.
8
7
5
6
4
3
2
1
Рис. 2. Гидравлический стенд №2
Длина прямого участка трубопровода между 1 и 2 пьезометрами — 1м, внутренний диаметр трубы в узком сечении — 10 мм, в широком сечении — 22 мм.
Лабораторная работа № 1 Экспериментальное определение физических свойств жидкости
1. Цель работы
Ознакомление со способами измерения физических свойств жидкости
2. Теоретические основы работы
В модели сплошной среды жидкостям и газам приписываются определенные физические свойства, адекватно отражающие состояние реального вещества и изменение его состояния в различных процессах.
Масса единицы объёма вещества называется плотностью, (ρ, кг/м3). Величина, обратная плотности называется удельным объёмом ( , м3/кг)
;
.
Способность жидкостей и газов при изменении температуры изменять свой объём называется тепловым расширением и характеризуется коэффициентом температурного объёмного расширения t, К-1. Он численно равен относительному изменению объёма V при изменении температуры на один Кельвин (К) при постоянном давлении:
или
.
Для жидкостей коэффициент t зависит от температуры и давления.
Способность жидкости изменять свой объём под действием давления называется сжимаемостью и характеризуется коэффициентом объёмного сжатия р, Па-1. Он численно равен относительному изменению объёма V при изменении давления р на единицу при неизменной температуре
или
где V0, ρ0 – начальные значения объёма и плотности (до изменения температуры или давления).
Вязкость — свойство жидкости сопротивляться относительному сдвигу ее слоев. Ее оценивают динамическим коэффициентом вязкости µ, который измеряется в паскаль-секундах (Па⋅с) и равен касательному напряжению между соседними слоями, при единичном градиенте скорости. Кинематический коэффициент вязкости ν определяют из формулы ν = µ/ρ и измеряют квадратными метрами на секунду (м2/с) или Стоксами (1 Ст = 1 см2/с).
Поверхностное натяжение — свойство жидкости образовывать поверхностный слой взаимно притягивающихся молекул, характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения σ, равным работе, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости при постоянной температуре на единицу. Значения ρ, βР, βt, ν и σ для некоторых жидкостей при 20 оС приведены в табл. 1.
Таблица 1
Физические свойства некоторых жидкостей
Жидкость |
ρ, кг/м 3 |
р 103, МПа-1 |
t, К-1 |
ν⋅106, м2/с |
σ⋅103, Н/м |
Вода пресная |
998 |
0,59 |
0,15 |
1,01 |
73 |
Спирт этиловый |
790 |
0,78 |
1,1 |
1,52 |
23 |
Масло: |
|
|
|
|
|
Автол М-8В |
900 |
0,6 |
0,64 |
300 |
25 |
индустриальное 20 |
900 |
0,72 |
0,73 |
110 |
25 |
трансформаторное |
890 |
0,6 |
0, |
30 |
25 |
АМГ-10 |
850 |
0,76 |
0,83 |
20 |
25 |