1.3. Порядок выполнения работы
При выполнении работы проводятся три опыта:
- установление устойчивого ламинарного движения жидкости и определение числа Рейнольдса Re (подкрашенная струйка жидкости не должна перемешиваться с соседними слоями по всей длине трубы);
- определение критического числа Рейнольдса Reк при переходе от ламинарного режима движения жидкости к турбулентному;
- установление устойчивого турбулентного движения жидкости и определение числа Рейнольдса Re (подкрашенная струйка жидкости должна перемешиваться с потоком).
Рис. 5. Схема экспериментальной установки для изучения режимов движения жидкости
Схема экспериментальной установки изображена на рисунке 5. К напорному баку Б2 присоединена горизонтальная стеклянная труба СТ с внутренним диаметром d. Уровень воды в баке Б2 поддерживается постоянным за счёт её подачи насосом из бака Б1 (на схеме не изображён) и холостого слива СХ. Подкрашенная жидкость поступает в трубу СТ из малого бачка МБ через гибкую трубку, подсоединённую к установленной на входе в трубу СТ тонкой стеклянной трубке. С помощью краника Кр добиваются соответствия скоростей течения подкрашенной жидкости и потока воды в трубе СТ.
Установление различных режимов течения жидкости добиваются с помощью шарового крана К1.
Значение средней скорости течения жидкости V в трубопроводе при определении числа Рейнольдса Re вычисляют из уравнения расхода:
Q = VS. (1.3)
Расход жидкости Q определяется объёмным способом:
Q
=
, (1.4)
|
где |
W – объём жидкости в мерном бачке, м3; t – время наполнения заданного объёма жидкости, сек. |
Время засекается по секундомеру (выдаётся на время проведения эксперимента), а объём определяется по рискам на водомерной трубке ВТ2. Рычаг ПР при этом установлен в крайнее правое положение (при таком положении рычага подкрашенная жидкость будет сливаться в канализацию, а не циркулировать внутри установки). Опыт проводится при закрытом кране К2 (см. рис. 1).
После установления необходимого режима течения жидкости в стеклянной трубе СТ (устанавливается визуально), одновременно с включением секундомера закрывается кран К7. После установления времени наполнения определённого объёма жидкости кран К7 открывается и вода сливается из мерного бачка Б4. Далее всё повторяется для следующего опыта.
Температура воды определяется по установленному на трубе термометру Т (см. рис. 1).
1.4. Обработка экспериментальных данных
Обработанные данные заносят в таблицу результатов измерений и вычислений (таб. 1.2). При этом вычисляют:
- расход воды Q согласно объёмному способу измерения;
- среднюю скорость течения воды в стеклянной трубе СТ (исходя из уравнения расхода 1.3);
- кинематическую вязкость воды ν по формуле (1.5), или её можно выбрать из таб. 1.1 в соответствии с температурой воды:
ν
=
, см2/сек;
(1.5)
- число Рейнольдса по формуле (1.2).
Таблица 1.1
|
Температура t, ºС |
Кинематическая вязкость ν, 10-4 м2/с |
Температура t, ºС |
Кинематическая вязкость ν, 10-4 м2/с | ||||
|
0 |
0,0178 |
18 |
0,0106 | ||||
|
5 |
0,0152 |
19 |
0,0103 | ||||
|
10 |
0,0131 |
20 |
0,0101 | ||||
|
12 |
0,0124 |
21 |
0,0098 | ||||
|
14 |
0,0117 |
22 |
0,0096 | ||||
|
15 |
0,0114 |
23 |
0,0094 | ||||
|
16 |
0,0112 |
24 |
0,0092 | ||||
|
|
17 |
0,0109 |
25 |
0,0089 | |||
|
|
| ||||||