3. Описание лабораторной установки
Установка состоит из трех стеклянных цилиндров, заполненных глицерином с концентрацией 50, 70 и 100%, а, следовательно, и различной вязкостью. Вверху и внизу каждого цилиндра нанесены метки, фиксирующие расстояние, которое частицы проходят в процессе осаждения. Замеряя время, в течение которого частицы проходят расстояние между метками (1 м), можно определить скорость осаждения частицы. С целью исключить влияние ускоренного участка движения частицы в жидкости верхняя метка на 30 - 40 мм ниже уровня жидкости.
4. Порядок проведения опыта
Шарики (9 шт: по 3 в каждый цилиндр) одного определенного замеренного диаметра (замер производят штангельциркулем с точностью ± 0,05 мм) берут пинцетом и окунают в воду, чтобы смочить поверхность от прилипания к ней пузырька воздуха. Частицу вводят на уровень поверхности жидкости, и отпускают. Секундомером замеряют время прохождения частицы между метками. Каждый замер дублируют. Результаты опытов заносят в протокол, приведенный в приложении. При вычислении критериев Re и Ar используют усредненные для каждого цилиндра значения скорости осаждения Woc . Если частица коснулась стенки сосуда, то опыт (замер) отбрасывают и производят повторные (форму протокола испытаний смотрите в приложении).
5. Обработка результатов экспериментов
Обработку результатов проводят следующим образом:
5.1. Подсчитывают скорость осаждения в каждом замере исходя из известной длины пути (1 м) и замеренного времени осаждения. По данным всех замеров определяют среднюю скорость осаждения.
5.2. Производят расчет для каждого опыта значение критериев Ar и Re, определяя по значениям нескольких замеров по формуле (6 - 8).
5.3. Наносят результаты расчета на логарифмическую сетку с вычерченными на ней линиями теоретического процесса осаждения (рисунок 3), проводят через нанесенные точки линий истинного процесса и проводят определение коэффициента m и показателя степени n в уравнении (18). Угол наклона прямой к оси Х даст значение углового коэффициента n, отрезок на оси У - значение m.
5.4. Устанавливают зависимость от числа Рейнольдса в виде построения графика в координатах от Re и математической зависимости (по программе на ЭВМ).
При обработке результатов экспериментов обратить внимание на согласованность размерностей физических величин.
6. Содержание отчета
6.1. Описание установки и порядка проведения эксперимента.
6.2. Протокол испытаний.
6.3. Вычисление всех величин, необходимых для заполнения протокола.
6.4. Построить график зависимости значений от числа Re с вычислением коэффициентов уравнения этой зависимости по методу наименьших квадратов (по программе на ЭВМ).
Контрольные вопросы
Какие силы действуют на осаждающуюся частицу в жидкости?
Какие параметры влияют на величину скорости гравитационного осаждения твердой частицы? Каким образом можно увеличить скорость осаждения?
Написать и дать обьяснение критериям Архимеда и Рейнольдса.
Что является основной расчетной геометрической характеристикой отстойника?