Общие требования и порядок выполнения работы

Прежде чем приступить к пуску учебной лабораторной установки, необходимо изучить содержание работы. Для этого студент должен ознакомиться с оборудованием, относящимся к данной работе, схемой установки и изучить инструкцию и порядок выполнения работы. Ответив на контрольные вопросы (включая вопросы по технике безопасности) и получив разрешение преподавателя, студент приводит в действие лабораторную установку и приступает к необходимым замерам и записям показаний котрольно - измерительных приборов в соответствии с полученным заданием.

Без разрешения преподавателя студентам категорически запрещено включать лабораторные установки и приборы.

Обо всех замеченных неполадках и неисправностях студент обязан немедленно сообщить преподавателю и учебному мастеру.

Отчет о лабораторной работе студент должен предоставлять по определенной форме на отдельных бланках. На бланках указывается название института и лабораторной работы, фамилия и инициалы студента, и шифр учебной группы. Кроме этого отчет должен содержать название лабораторной работы, ее цель, схему установки, таблицы измеренных и рассчитанных величин, а также основные расчеты и графические материалы, связанные с обработкой опытных данных. Каждый отчет подписывает студент, выполнивший работу, и преподаватель, принявший работу.

Отчет по лабораторной работе студент должен по возможности закончить в лаборатории в отведенные учебным планом часы, что является показателем его организованности и дисциплинированности. При этом обеспечивается надлежащий контроль за самостоятельностью работы студента и возможность внесения необходимых исправлений по ходу работы.

Лабораторная работа № 1 определение режима течения жидкости

ВВЕДЕНИЕ

При расчетах технологических процессов, связанных с движением газов и жидкостей, необходимо учитывать характер движения потока.

На примере жидкости, пропускаемой по трубопроводу, можно установить существование двух режимов течения – ламинарного и турбулентного. Обычно при малых скоростях (и малых диаметрах трубопровода) элементарные струйки жидкости движутся параллельно, как бы скользя друг по другу, не перемешиваясь. Такое течение называют ламинарным или слоистым (вязким).

При больших скоростях наблюдается поперечное перемешивание струек жидкости за счет образования вихрей. Это – турбулентный вид течения.

Для установившегося потока при ламинарном течении скорость постоянна в каждой точке жидкости, а при турбулентном течении – колеблется около некоторого среднего значения (за счет пульсации, т.е. изменения своего значения и направления во времени). Распределение скоростей по поперечному сечению трубопровода при ламинарном течении происходит по параболе, причем средняя скорость потока составляет 0,5 от максимальной (по оси потока). При турбулентном течении изменение скоростей в этих же условиях идет по более пологой кривой, и средняя скорость составляет 0,8–0,9 от максимальной.

Характер движения жидкости (газа) зависит, как показали опыты, не только от средней скорости потока (, м/с), но и от геометрических размеров потока (эквивалентного диаметра трубопровода, d_э, м), вязкости (, Пас; , м²/с) и плотности (, кг/м³) жидкости (газа). Влияние перечисленных физических параметров потока на характер движения определяется значением критерия (числа) Рейнольдса:

(1.1)

Критерий Рейнольдса показывает соотношение сил инерции, характеризующихся скоростью потока и его размерами, и сил внутреннего трения, характеризующихся вязкостью потока. Отсюда следует, что турбулентное течение свойственно потокам, обладающим развитыми силами инерции, а ламинарное – характерно для потоков, в которых силы внутреннего трения преобладают над силами инерции.

Установлено, что для ламинарного режима численное значение критерия Рейнольдса всегда меньше, а для турбулентного режима – всегда больше некоторого определенного критического значения. Например, для прямых труб критическое значение критерия Рейнольдса Re_кр = 2300.

Необходимо отметить, что приведенное критическое значение является в известной степени условным, так как трудно обнаружить резкий переход от ламинарного режима к турбулентному. В действительности обычно наблюдается так называемая переходная область исчезновения ламинарного режима и установления турбулентного состояния потока. Численные значения критерия Рейнольдса для переходной области находятся в пределах 2300 10000. При Re >10000 режим потока становится развитым (устойчивым) турбулентным.

Для змеевиков значение Re_КР повышается в зависимости от отношения диаметра d трубы к диаметру D змеевика (d/D) и может достигать 70008000.

При движении газов с очень большой скоростью может возникнуть инерционный режим (при Re>300000). Для такого режима характерно постоянство коэффициента трения.

Цель работы – изучение изменений, происходящих в потоке при различных режимах течения.