10957

Ламинарный режим наблюдается при движении в трубах очень вязких жидкостей (нефть, мазут, битум, машинное масло и т.д.), при движении воды в порах грунта (фильтрации), при движении жидкости в капиллярных трубках.

В трубопроводах систем отопления, газоснабжения, теплоснабжения,

водоснабжения, воздуховодах и т.д. движение, как правило, является турбулентным, т.к. движущаяся среда (вода, воздух, газ, пар) имеет малую вязкость.

292

1 Состав лабораторной работы

В состав работы входит:

1.Демонстрация ламинарного режима движения.

2.Определение числа Рейнольдса для ламинарного режима движения.

3.Демонстрация турбулентного режима движения.

4.Определение числа Рейнольдса для турбулентного режима движения.

5.Определение критического числа Рейнольдса.

293

2 Опытная установка

Лабораторная установка для демонстрации режимов движения жидкости представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Опытная установка

Лабораторная установка состоит из двух успокоительных баков 1 и 2,

между которыми прикреплена стеклянная трубка 3.

К успокоительному баку 1 присоединена подающая воду труба 4 с

краном 5 для регулирования количества поступающей воды. Кран 5 открывают на такую величину, чтобы количество поступающей воды в бак 1 было больше количества, расходуемого во время опыта. Излишняя вода отводиться через водослив 14 трубкой 6.

294

Для измерения температуры воды в баке 1 установлен термометр 7. К

концу стеклянной трубки 3 прикреплен кран 8, изменяя открытие которого,

можно изменять расход жидкости, протекающей по стеклянной трубке 3,

следовательно, изменять среднюю скорость потока. Вода, вытекающая из крана

8, направляется в приемную в приемную воронку 9 и далее в канализацию, при замере расхода жидкости вода направляется в мерный сосуд 10. Над успокоительным баком 1 прикреплен небольшой сосуд 11 для анилиновой краски с тонкой трубкой 12, через которую анилиновая краска подается во входное сечение стеклянной трубки 3. Трубка 12 снабжена краном для регулирования количества краски, поступающей в стеклянную трубку 3.

При движении подкрашенная струйка, поступающая в стеклянную трубку

3, опускается, т.к. плотность окрашенной струйки жидкости несколько больше плотности воды.

295

3 Проведение опытов

Опыты проводятся в следующей последовательности:

1.Снимается внутренний диаметр стеклянной трубки 3.

2.Заливается раствор анилиновой краски в сосуд 11.

3.Открывается кран 5 на подающей трубе 4 и заполняется установка водой. Кран 5 остается открытым в продолжении всего опыта на такую величину, чтобы количество поступающей воды в бак 1 было больше, чем расходуется во время опыта. Излишняя вода через водослив 14 отводится трубкой 6.

4.Открывается кран 8. Изменяя открытие крана 8, можно изменять скорость движения воды и расход, протекающий по стеклянной трубке 3.

5.Открывается кран 13 у сосуда с анилиновой краской 11 и выпускается анилиновая краска в стеклянную трубку 3, наблюдая, чтобы скорость поступающей краски была одинаковой со скоростью движения воды в стеклянной трубке 3.

Наблюдая за характером движения окрашенной струйки, устанавливают в стеклянной трубке 3 с помощью крана 8 ламинарный режим.

Определение числа Рейнольдса производится сначала для ламинарного режима движения жидкости, т.е. для случая, когда подкрашенная струйка выделяется в виде прямой линии (рисунок 2).

296

Если в начальный момент режим движения турбулентный, то путем закрытия крана 8 следует уменьшить скорость движения воды в стеклянной трубке 3 до установления ламинарного режима.

6.Подставляют под кран 8 мерный сосуд 10 и по секундомеру замечают время наполнения сосуда.

7.Определяется расход жидкости Q по формуле

10.По термометру 7 измеряется температура воды.

11.По приложению 1 в зависимости от температуры воды находится кинематический коэффициент вязкости.

12.По формуле 1 определяется число Рейнольдса для данного опыта.

После определения числа Рейнольдса для ламинарного режима,

увеличивая скорость движения воды в стеклянной трубке 3 с помощью крана 8,

устанавливается турбулентный режим движения воды (рисунок 3) и вновь проводятся все измерения, определяется число Рейнольдса.

Краном 8 уменьшается скорость движения воды в стеклянной трубке 3 и

наблюдается появление резко очерченной окрашенной струйки в виде волнистой линии (рисунок 4). Этот момент соответствует переходу турбулентного режима движения в ламинарный и соответствует критическому числу Рейнольдса. Проводятся для этого момента все измерения и вычисляется критическое число Рейнольдса.

297

Все данные измерений по опытам заносятся в отчетный бланк

(приложение 2).

298

Список литературы

1.Мейеров, А.С. Определение режима движения жидкости :

методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине

«Гидравлика» студентами II курса / А. С. Мейеров ; Нижегор. гос. архитектур.-

строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2006. – 11 с.

2. Справочник по гидравлике / под ред. В. А. Большакова. – Киев : Вища шк., 1984. – 343 c.

299

Приложение 1

Значение коэффициента кинематической вязкости жидкости ν в зависимости от температуры

300

Приложение 2

Отчет

Определение режима движения жидкости

Состав бригады: