Порядок выполнения работы

1. Проверить, чтобы краны З-1, З-2, З-3 и З-9 были закрыты.

2. Проверить наличие воды в «Наполнительной емкости».

3. Вставить ключ и включить «КВ», АВ1.

4. Включить насос АВ2 .

5. Открыть кран З-3. При этом начнется заполнение напорного бачка водой.

6. После полного заполнения напорного бачка водой поплавковый выключатель автоматически отключает насос. В этот момент необходимо быстро закрыть кран З-3 для предотвращения слива воды из напорного бачка в питательную емкость.

7. На рабочей панели блока снятия и сохранения данных с ЖК сенсорным экраном нажать кнопку «ВК2». При этом на дисплее высветится окно рабочего стола. Касанием ярлыка запустить программу. Касанием к сенсорной кнопке «Температура» вывести показатели температуры. Высвечивается значение температуры воды в «Наполнительной емкости» и напорном бачке. Записать значение температуры воды в отчет.

8. Включить насос.

9. Открыть краны З-2 и З-7.

10. Провести измерения расхода воды через модульную трубку и давления воды на входе в трубку (датчик Р4) и на выходе из нее (датчик Р5) касанием соответствующих кнопок. Для этого выполнить следующее:

1. нажать кнопку «ВК2»; при этом на экране высветиться рабочий стол; запустить программу касанием ярлыка;

2. касанием кнопки «Расход» высветить установившееся значение расхода воды Q через датчик ПРЭМ и модульную трубку, выраженное в м³/час; пересчитать значение расхода в м³/с и записать в отчет;

3. для начала работы секундомера прикоснуться к кнопке «Пуск»; соответственно, остановить – кнопкой «Стоп»; обнулить табло – «Сброс»;

4. касанием кнопки «Датчик4» высветить установившееся значение давления воды, измеряемое датчиком Р4 на входе в модульную трубку, выраженное в кГ/см²; пересчитать значение давления в значение напора воды h1 на входе в трубку (1кГ/см² = 10 м); значение h1 записать в отчет;

5. касанием кнопки «Датчик5» высветить установившееся значение давления воды, измеряемое датчиком Р5 на выходе из модульной трубки, выраженное в кГ/см2; пересчитать значение давления в значение напора воды h2 на выходе из трубку; значение h2 записать в отчет;

6. по окончании измерений выключить насос, закрыть краны, выключить «ВК1», АВ2,АВ1, повернуть ключ на выключение.

Обработка результатов опыта

Провести вычисления:

1. определить потери напора по длине экспериментальным методом по формуле (12): , м;

2. рассчитать среднюю скорость движения воды через модульную трубку по формуле (S – внутреннее сечение модульной трубки, м2)

(14)

В расчетах использовать значение внутреннего диаметра модульной трубки d = 13 мм = 0,013 м;

3. рассчитать коэффициент кинематической вязкости υ, м²/с по эмпирической формуле Пуазейля;

4. рассчитать число Рейнольдса Re по формуле :

(15)

5. определив число Рейнольдса, выбрать из таблицы 3 соответствующую формулу для расчета коэффициента гидравлического трения λ и произвести его расчет;

6. по формуле Дарси-Вейсбаха (6) рассчитать потери напора по длине сравнить результат расчетов со значением потери напора по длине, полученным экспериментальным методом.

Контрольные вопросы

1. Уравнение Бернулли для реальной жидкости, геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.

2. Виды потерь напора.

3. Формула Дарси – Вейсбаха.

4. От чего зависит значение коэффициента гидравлического трения.

Лабораторная работа №4

РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Цель работы

Закрепление знаний по разделу "Режимы течения жидкостей", наблюдение потоков жидкости с различной структурой и приобретение навыков по установлению режима течения.

Задание

1. Провести визуальное исследование структуры ламинарного и турбулентного потоков.

2. Проследить за изменением картины течения при изменении скорости потока.

3. Определить числа Рейнольдса для наблюдаемых потоков.

Теоретические основы

При изучении движения жидкости различают два режима – ламинарный и турбулентный.

Ламинарным режимом называется слоистое движение жидкости. Силы внутреннего трения или вязкости, возникающие между слоями при ламинарном движении, не дают проявиться пульсации скорости отдельных частиц и их переходу в соседние слои.

Турбулентным (вихревым) называется режим, при котором слоистость движения жидкости нарушена, появляется пульсация скорости, вызывающая перемешивание жидких частиц в потоке.

В потоке жидкости при ее движении находятся во взаимодействии две силы: сила трения и сила инерции. Локальные (местные) возмущающие факторы – примеси, неровности поверхности и др. – приводят к появлению сил инерции. Вязкость приводит к неравномерной эпюре скоростей и появлению силы трения.

При малых скоростях движения силы инерции невелики и силы трения гасят возмущения (выравнивают траектории). Движение остается упорядоченным, то есть ламинарным. При увеличении скорости силы инерции растут, а силы трения практически не меняются, струйки распадаются на отдельные вихри и наступает турбулизация потока. Из формулы (15) можно определить нижнюю критическую скорость для любой жидкости и конкретной гладкой круглой трубы:

(16)

Соответственно, число Рейнольдса характеризующее переход к устойчивому турбулентному течению при постепенном увеличении скорости течения жидкости в круглой гладкой трубе, называют верхним критическим числом Рейнольдса, а соответствующую скорость – верхней критической скоростью :

(17)

Ламинарный режим наблюдается преимущественно при движении жидкости повышенной вязкости (битума, мазута, смазочных масел; из пищевых продуктов – сиропа, расплава карамельной массы и т.п.), а также при движении жидкости в трубах малого диаметра (капиллярах). В большинстве случаев при движении воды или других жидкостей примерно той же вязкости (близкой к,м²/с) имеет место турбулентный режим движения.