3.3. Описание лабораторной установки и указания по проведению исследований

3.3.1. Лабораторная установка гд-4

Установка для изучения режимов движения жидкости (прибор Рейнольдса) типа ГД - 4 содержит напорный бак 1, стеклянную трубку 2, кожух, основание, мерный бак 5, водораспределительные коллекторы и краны управления. Схема гидравлической установки показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема гидравлической установки

Напорный бак представляет собой замкнутый объем, частично заполненный водой, уровень которой контролируется визуально через смотровое стекло 8. По напорному трубопроводу вода из водопровода поступает в успокоитель 11, из которого через перфорированную перегородку вливается в остальную часть бака. Горизонт воды в напорном баке поддерживается постоянным благодаря холостому сливу 12, соединенному со сливным трубопроводом 13. К напорному баку прикреплен резервуар с краской 15, которая по тонкой трубке 16 поступает в рабочий участок. Рабочим участком служит стеклянная трубка 2, 0 201,25, в которой визуально наблюдаются режимы движения жидкости. Температура воды в напорном баке измеряются лабораторным термометром. На переднюю стенку кожуха выведен указатель уровня 18, по шкале которого отсчитывается величина объема воды в мерном баке.

Органы управления расположены на передней панели установки и представляют собой рукоятки соответствующих кранов. При повороте рукоятки 24 против часовой стрелки вода из водопроводной сети по напорному трубопроводу поступает в напорный бак 1 и стеклянную трубку 2. Поворот рукоятки 25 против часовой стрелки обеспечивает поступление краски в стеклянную трубку. Поворотом рукоятки 26 против часовой стрелки открывается кран, регулирующий скорость движения воды в стеклянной трубке 2. Поворотом рукоятки 28 против часовой стрелки открывается слив воды из мерного бака в канализацию: при проведении визуальных опытов кран 28 должен был открыт, при наполнение мерного бака кран 28 закрывается (по часовой стрелке).

Для создания оптимального обзора струйки краски в потоке воды предусмотрена подсветка газоразрядной лампой, расположенной внутри кожуха установки позади стеклянной трубки. В качестве краски используются чернила для авторучек, либо их смесь с анилиновым красителем.

3.3.2. Порядок выполнения опытов

1. Поворотом рукоятки 24 против часовой стрелки открыть кран и наполнить напорный бак I водой. Уровень воды в напорном баке поддерживается постоянным благодаря холостому сливу 12.

2. Открыть кран 28.

3. Немного приоткрыть кран 26, при этом вода из напорного бака I движется по стеклянной трубке с небольшой скоростью.

4. Открывая кран 25, отрегулировать поступление краски в стеклянную трубку так, чтобы скорость выпускаемой краски была, примерно одинакова со скоростью окружающей воды. Струйчатое движение краски будет свидетельствовать о наличии ламинарного режима.

5. Измерить температуру воды в напорном баке.

6. Объёмным способом измерить расход воды в стеклянной трубке. При закрытии крана 28 вода из стеклянной трубки будет попадать в мерный бак. После некоторого произвольного наполнения бака произвести отсчёт по шкале указателя уровня с одновременным включением секундомера. Через некоторое время снова произвести отсчёт по шкале и выключить секундомер. Пользуясь тарировочным графиком, по отсчётам уровней в мерном баке определяется объём воды, поступившей в бак, W, см³, и время наполнения бака-Т, с.

7. После измерений, кран 28 открыть.

8. Медленно открывая кран 26, установить новый, несколько больший расход воды и все измерения повторить.

9. При некотором дальнейшем открытии крана струйка воды начнёт колебаться, приобретая волнистый характер с местными разрывами. Такое поведение струйки соответствует переходному режиму течения. Аналогичные измерения повторить и в этом состоянии потока.

10. Дальнейшим открытием крана 26 установить турбулентный режим течения, при котором характер течения резко изменяется; струйка полностью размывается, вода в стеклянной трубке становится равномерно окрашенной. Провести аналогичные измерения.

11. Все данные измерений занести в соответствующие графы протокола испытаний.

12. После проведения опытов прекратить подачу воды из водопроводной сети, краски из бачка, полностью слить воду из напорного бака, после чего закрыть кран 26.