3. Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 8) состоит из двух резервуаров (1), соединенных между собой стеклянной трубкой (2), вход в которую снабжен металлическим раструбом для создания плавного втекания жидкости в трубку. В левый резервуар из водопровода через входной кран (5) подается вода, с помощью сливной воронки (3) в резервуаре поддерживается приблизительно постоянный уровень. Это позволяет создать в трубке движения жидкости со скоростями, практически не изменяющимися во времени, т.е. установившиеся режимы.

Рис 8

На резервуаре установлен бачок с краской (4), которая поступает в стеклянную трубку по тонкой металлической трубке, снабженной краником для регулирования подачи краски. Правый резервуар снабжен сбросным краном (6), регулировкой которого можно добиться различных уровней воды в резервуарах и , следовательно, различных скоростей движения воды в стеклянной трубке.

4. Порядок проведения работы

Регулировкой входного вентиля устанавливается постоянный уровень воды в левом баке и открывается сбросной кран на правом резервуаре так, что бы в трубке образовался ламинарный режим. Для визуального наблюдения картины движения скорости в поток пускается тонкой струйкой краска.

При ламинарном движении краска вытягивается тонкой прямолинейной струйкой вдоль трубки и не смешивается с водой.

Для вычисления числа Рейнольдса, соответствующему данному движению, нужно знать расход воды, который определяется мерным способом. Для этого под струю воды, вытекающую из сбросного крана, подставляется сосуд, время наполнения которого фиксируется секундомером.

Далее сбросный кран приоткрывается с таким расчетом, чтобы получить переходный режим движения жидкости, после чего вновь измеряется расход воды.

Аналогичные наблюдения и измерения производятся и при турбулентном режиме. Одновременно с определением расходов необходимо измерять температуру вытекающей воды.

5. Обработка опытных данных

Расход жидкости определяется весовым способом. Вычисление его производится по формуле:

, (2)

где W - объем вытекшей жидкости (определяется взвешиванием)

за время t;

t - продолжительность наполнения сосуда.

Средняя скорость движения воды в трубке вычисляется по формуле:

, (3)

где - площадь поперечного сечения стеклянной трубки.

Числа Рейнольдса определяются по формуле (1). Критическая скорость потока вычисляется по формуле:

. (4)

Коэффициент кинематической вязкости берется по справочным данным.

Данные наблюдения и результаты обработки заносятся в таблицу следующего вида:

№	Характер режима	W	t	Q				Re
			сек					-
1	Ламинарный
2	Переходный
3	Турбулентный

6. Выводы из работы

В выводах следует привести описание характера движения жидкости в трубке при различных числах Рейнольдса.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

1. Наименование работы

«ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ ДЛЯ

НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА»

2. Основные сведения из теории

Уравнение Бернулли является основным уравнением гидродинамики, устанавливающим связь между средней скоростью движения потока и гидродинамическим давлением в нем.

Для случая установившегося характера движения реальной жидкости, т.е. такого движения, при котором скорости и давление в потоке не меняются во времени, уравнение Бернулли имеет вид:

, (1)

где ,

или , (2)

где: - скоростной напор или удельная кинетическая энергия;

- коэффициент кинетической энергии, учитывающий неравномерность распределения скоростей в поперечном сечении потока;

 1,0 – для турбулентного режима;

= 2 - для ламинарного режима.

- пьезометрический напор или удельная потенциальная энергия давления;

- геометрический напор или удельная потенциальная энергия положения;

z^* - суммарная удельная потенциальная энергия.

Размерность всех членов уравнения линейная.

Величина представляет собой разность полных удельных энергий в двух произвольных сечениях потока или напор, затраченный на преодоление сопротивлений на участке 1 - 2.

Уравнение Бернулли в наглядной форме может быть представлено в виде диаграммы в системе координат – длина потока и удельная энергия потока (напор).

Для определения удельной кинетической энергии сечения достаточно знать среднюю скорость потока в данном сечении.

Потенциальная удельная энергия сечения измеряется высотой столба жидкости в пьезометре, представляющем собой вертикальную стеклянную трубку, подключенную к потоку в данном сечении.