2. Описание установки
В напорный бак А (рис. 2) вода подводится через вентиль К2 из водопроводной сети. В баке имеется перегородка для гашения резких возмущений сети.
|
Рис. 2 |
По стеклянной трубе Б (диаметр d=20 мм) вода стекает в сливной отсек Г. В центр стеклянной трубы из бачка Д по тонкой трубке подводится подкрашивающая жидкость, количество которой регулируется краником К5. В опыте с развитым турбулентным режимом течения объем протекающей воды измеряется с помощью мерного бака В, максимальная емкость которого равна 4,5 литрам. В случае ламинарного и переходного режимов удобнее пользоваться мензуркой.
3. Порядок выполнения работы.
1. Открывается вентиль К2 и бак А наполняется водой. Открывается вентиль К1 и в стеклянной трубе Б создается течение с очень малой скоростью. Для того, чтобы уровень воды в напорном баке А был постоянным, открывается вентиль К3. Перекидной гибкий шланг Е отводится в сливной отсек Г.
2. Краном К5 производится введение окрашенной жидкости в поток в виде тонкой струйки.
3. Наблюдается ламинарный режим движения в трубе. С помощью мензурки измеряется объем воды W, протекшей по трубе за время t, определяемое секундомером. Он включается в момент переброски гибкого шланга в мензурку и выключается одновременно с возвращением шланга в отсек Г.
4. Увеличивается расход жидкости путем постепенного открытия вентилей К1 и К2. Наблюдается переходный режим течения, соответствующий началу размывания подкрашивающей струйки и появлению отрывающихся вихрей. Аналогично предыдущему измеряется время заполнения мензурки до объема W. Результаты записываются.
5. Расход воды увеличивается до тех пор, пока в стеклянной трубе не будет достигнуто вполне развитое турбулентное течение. Отсчитывается время t наполнения мерного бака В до верха переливной стенки, соответствующего объему W=4,5 л.
6. Постепенно закрывая вентили К1 и К2, наблюдают обратный переход от турбулентного в ламинарный режим течения. Величины объема воды W и соответствующего времени t записываются в журнале.
7. Измеряется температура воды Т в баке А .
8. Закрывается кран К5 и вентиль К1 и полностью открывается вентили К3 и К4.
9. Вычисляются числа Рейнольдса для каждого опыта. Средняя по сечению скорость воды V определяется из уравнения расхода
,
где
– площадь живого сечения;
–секундный
объемный расход;
W – измеренный объем воды;
t – время протекания этого объема.
Значения кинематического коэффициента вязкости воды в зависимости от температуры даются в таблице 2.
Таблица 2
|
Т, оС |
5 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
|
, м2/с |
1,5 10–6 |
1,31∙10–6 |
1,24∙10–6 |
1,18∙10–6 |
1,12∙10–6 |
1,06∙10–6 |
1,01∙10–6 |
Таблица 3
|
№ |
Наблюдаемый режим движения |
W, м3 |
t, c |
Q, м3/с |
V, м/с |
Re |
|
1 2 3 4 5 |
Ламинарный Переходный Турбулентный Переходный Ламинарный |
|
|
|
|
|