Порядок проведения опытов.
Поворотом рукоятки 24 против часовой стрелки открыть кран и наполнить напорный бак водой. Уровень воды в напорном баке благодаря холостому сливу поддерживается постоянным. Далее открыть кран 28, приоткрыть кран 26, при этом вода из напорного бака движется по стеклянной трубке с небольшой скоростью. Открывая кран 25, регулируется поступление краски в стеклянную трубку так, чтобы скорость выпускаемой краски была примерно одинакова со скоростью воды в той точке стеклянной трубки, к которой подключена трубка с краской. Струйчатое движение краски в потоке воды будет свидетельствовать о наличии ламинарного режима в стеклянной трубке. Измерить температуру в напорном баке. Объемным способом измерить расход воды в стеклянной трубке. При закрытии крана 28 вода из стеклянной трубки попадает в мерный бак. После некоторого произвольного наполнения бака произвести отсчет по шкале указателя уровня с одновременным включением секундомера. Через некоторое время снова произвести отсчет по шкале указателя уровня и выключить секундомер. Пользуясь тарировочным графиком, по отчетам уровней в мерном баке определяется объем поступившей в бак воды — W см3 и время наполнения бака — t с. После измерений кран 28 открыть. Медленно открывая кран 26, установить новый, несколько больший расход воды и все измерения повторить. При дальнейшем открытии крана окрашенная струйка воды начнет колебаться, приобретая волнистый характер с местными размывами. Такое поведение струйки соответствует такому состоянию потока, при котором происходит смена ламинарного режима турбулентным. Аналогичные замеры произвести и при этом состоянии потока. Дальнейшее открытие крана 26 приводит к резкому изменению характера движения: струйка полностью размывается, вода в стеклянной трубке становится равномерно окрашенной - в трубке установится турбулентный режим движения. При этом режиме провести два вышеописанных измерения с возрастающими расходами. Все данные измерений занести в соответствующие графы таблицы отчета.
После проведения опытов прекратить подачу воды из водопроводной сети, краски из бачка, полностью слить воду из напорного бака, после чего закрыть кран 26.
Обработка опытных данных
Обработку опытных данных рекомендуется выполнять в табличной форме (см. табл. 1). По измеренной температуре воды в напорном баке, пользуясь эмпирической формулой Пуазейля, определить коэффициент кинематической вязкости воды.
где ν- коэффициент кинематической вязкости воды, см2/c.
t - температура воды в °С.
По измеренному объему воды, поступившей в мерный бак, подсчитывается для каждого опыта расход воды в стеклянной трубке.
где W1 и W2 - объем воды в мерном баке соответственно начальный после произвольного наполнения и конечный.
Средняя скорость течения воды
где S - площадь живого сечения потока, м2.
Скорость, при которой происходит смена режимов движения, и будет критической скоростью Vкр.
Таблица 2.1 – Определение числа Рейнольдса
|
Диаметр – d = . см Площадь живого сечения – S = см2 |
||||||||||
|
№ опытов |
Температура воды, t |
Кинематический коэффициент вязкости, ν |
Объем воды, поступившей в мерный бак |
Время наполнения бака, Т |
Расход воды (по формуле 1.3) |
Средняя скорость (по формуле 1.4) |
Число Рейнольдса (по формуле 1.1) |
Характер движения |
||
|
W1 |
W2 |
W1 – W2 |
||||||||
|
- |
оС |
см2/с |
см3 |
см3 |
см3 |
с |
см3/с |
см/с |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис2.1.Лабораторная установка для определения режимов движения жидкости
Рис. 2.2 Тарировочный график