1. Цель и методика выполнения работы.
2. Схема установки.
3. Методика обработки опытных данных.
4. Движение жидкости в условиях внутренней задачи гидродинамики. Режимы движения жидкости. Значение критерия Рейнольдса для различных режимов движения жидкости в прямых гладких трубах.
В гидродинамике различают 3 задачи:
1. Внутренняя – движение жидкости внутри труб и каналов.
2. Внешняя – обтекание потоком одиночного тела.
3. Смешанная – обтекание потоком множества тел с одновременным движением по каналам, образованным этими телами.
При движении среды поп трубопроводной сети энергия давления вследствие вихреобразования и трения переходит в другие ее виды, в результате чего давление по длине сети падает. Если выбрать участок сети и измерить давление на его границах, то разность измеренных величин будет потерей давления или гидравлическим сопротивлением данного участка. Эти потери давления в трубопроводах в общем случае обусловлены сопротивлением трения и местными сопротивлениями.
При ламинарном
(Re ≤ 2320) движении по прямой круглой трубе
.
При турбулентном
(Re > 10000)
потоке величина
зависит от шероховатости стенок труб
и определяется по ф-ле Блазиуса:
.
При 2320 < Re < 10000 режим движения переходный.
5. Чем обуславливаются потери напора в трубопроводе?
Потери напора в трубопроводе в общем случае обуславливаются сопротивлением трения и местным сопротивлением.
Сопротивление трения, называемое также сопротивлением по длине, существует при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода.
Местные сопротивления возникают при любых изменениях значения скорости потока или ее направления.
6. Расчёт потерь давления на трение и местное сопротивление.
На трение:
,
где
– потери давления на трение в прямой
трубе, Па;
– коэф. трения;
и
– длина и диаметр прямой трубы
соответственно, м;
– плотность жидкости (газа), кг/м3;
– средняя скорость потока, м/с.
На местные
сопротивления:
,
где
– потери давления на местном сопротивлении,
Па;
– коэф. местного сопротивления.
7. Критерий Эйлера, его физический смысл. Общее критериальное уравнение установившегося движения потока.
Критерий Эйлера является мерой отношения сил поверхностного давления и инерции.
Физический смысл критерия Эйлера состоит в том, что он характеризует отношение силы давления к силе инерции. В энергетической трактовке Эйлер характеризует отношение потенциальной энергии давления к кинетической энергии движения потока.
Вынужденное
установившееся движение жидкости в
шероховатой трубе м. б. описано
критериальным
уравнением
или степенной
зависимостью
,
где
– критерий Эйлера;
– критерий Рейнольдса;
– симплекс геометрического подобия по
длине;
,
,
и
– коэф-ы, величина кот. зависит от режима
движения жидкости;
– симплекс геометрического подобия по
шероховатости;
- эквивалентная шероховатость, м, т.е.
такая условная постоянная по длине
трубы шероховатость, образованная
выступами одинаковой высоты, при кот.
потери энергии потока на трение будут
такими же, как и при данной реальной
шероховатости с выступами различной
высоты.
8. Коэффициент трения, его физический смысл. Расчёт коэффициента трения для различных режимов движения жидкости.
Физический смысл коэффициента трения заключается в том, что он показывает долю возникающей силы трения скольжения (или максимальной силы трения покоя) от силы нормальной реакции опоры.
,
где
– потери давления на трение в прямой
трубе, Па;
и
– длина и диаметр прямой трубы
соответственно, м;
– плотность жидкости (газа), кг/м3;
– средняя скорость потока, м/с.
При ламинарном (Re ≤ 2320) движении по прямой круглой трубе .
Ламинарным называют упорядоченное движение, когда отдельные слои скользят друг по другу, не перемешиваясь.
При турбулентном (104 < Re < 105) потоке величина зависит от шероховатости стенок труб и определяется по ф-ле Блазиуса: .
Турбулентным наз. режим, при кот. наблюдается беспорядочное движение, когда частицы жидкости движутся по сложным траекториям и слои жидкости постоянно перемешиваются друг с другом.
9. Зависимость коэффициента трения от критерия Рейнольдса.
При ламинарном (Re ≤ 2320) движении по прямой круглой трубе .
При турбулентном (Re > 10000) потоке величина зависит от шероховатости стенок труб и определяется по ф-ле Блазиуса: .
При 2320 < Re < 10000 режим течения переходный.