5.В чём заключается метод определения расхода с помощью мерных устройств?
6.В чём заключается определение расхода методом смешения?
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.Цель лабораторной работы.
2.Методы измерения объемного расхода: их преимущества и недостатки (кратко).
3.Схема стенда (допускается сканирование), на которой цветными линиями (можно использовать шариковую ручку, фломастер, цветной карандаш) обозначены направления потоков жидкости, для которых производились измерения.
4.Расчеты расхода и заполненная табл. 1.1.
5.Описание параметров стенда и метода измерения, которые влияют на точность (погрешность) измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 2 ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Цель работы – изучение особенностей ламинарного и турбулентного режимов течения; исследование соответствия критерия Рейнольдса режиму течения жидкости; экспериментальное определение критического значения числа Рейнольдса.
Задание – установить опытным путем наличие двух режимов движения жидкости: ламинарного и турбулентного; вычислить при обоих режимах числа Рейнольдса; найти переход от одного режима к другому и определить значение критического числа Рейнольдса.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Режимы течения жидкости
В зависимости от характера движения вязкой жидкости различают два различных режима – ламинарный и турбулентный.
23
В ламинарном потоке жидкость имеет слоистую структуру, т. е. все частицы жидкости движутся с различными скоростями, но параллельно оси трубы. При этом не происходит перемешивания и различного рода пульсаций скорости и давления.
Турбулентный поток жидкости характеризуется неупорядоченным движением частиц. Помимо основного, которым является поступательное перемещение частиц жидкости вдоль оси потока, присутствуют вращательные движения и хаотичные перемещения в поперечном направлении, что приводит к перемешиванию слоев жидкости. Кроме того, в любой точке турбулентного потока присутствуют пульсации скорости и давления.
Опытным путем было установлено, что переход от ламинарного режима течения к турбулентному происходит моментально, внезапно, скачкообразно при определенном значении некоторого параметра. Этот безразмерный параметр получил название числа Рейнольдса:
Re = |
υ d |
, |
(2.1) |
v |
где υ – средняя скорость потока, м/с; d – диаметр трубы, м;
ν – кинематическая вязкость жидкости, м2/с.
При критическом значении числа Рейнольдса происходит смена режимов движения жидкости. Существует множество факторов, которые влияют на величину критического числа Рейнольдса. К ним можно отнести различные возмущения, которые возникают в потоке, преимущественно из-за особенностей структуры течения до входа в трубу и при входе (сужение, расширение потока и т. п.).
Переход от ламинарного режима движения к турбулентному происходит при достижении весьма больших значений числа Re. И наоборот, восстановление ламинарного режима движения при переходе к нему от турбулентного происходит при относительно малых значениях числа Re. В практике гидравлических расчетов именно это малое значение Re и принимают за Reкр.
24
При движении жидкости в круглых трубах обычно принимают Reкр = 2320. Таким образом, при Re < Reкр поток является ламинарным, а при Re > Reкр – турбулентным.
Переход ламинарного режима в турбулентный можно осуществить путем увеличения скорости потока (расхода) либо уменьшения вязкости жидкости и поперечных размеров потока (при постоянном расходе).
Если в начале и конце трубы установить пьезометры, то разность пьезометрических напоров h1 в начале и h2 в конце трубы покажет величину потери напора на трение hl при движении на расстояние l между сечения-
ми 1–1 и 2–2 (рис. 2.1).
h1
1
2 
h2 hL
1 |
l |
2 |
|
|
|
|
|
Рис. 2.1. Схема измерения потери напора на трение по длине трубы
Зависимость гидравлических потерь на трение от скорости потока имеет вид
hl = a υn , |
(2.2) |
где a – коэффициент пропорциональности; n – показатель степени.
При ламинарном режиме потери на трение пропорциональны средней скорости потока (n = 1). При турбулентном режиме с увеличением числа Рейнольдса показатель степени в формуле (2.2) возрастает от n = 1,75 до n = 2. Меньшее значение из этого интервала выбирается для гидравлически гладких труб, а большее – для шероховатых труб, т. е. согласно квадратичному закону сопротивления. Переходную область распределения характеризуют промежуточные значения n.
25