Описание установки

Схема лабораторной установки представлена на рис.1.1. Вода из расходной емкости 1 поступает в стеклянную трубку 2 и через регулировочный вентиль 3 сливается либо в канализацию, либо в мерную емкость 4.

Из сосуда 5 с краской по тонкой трубке 6 через вентиль 7 подкрашенная струйка воды поступает в трубу 2. Температуру воды для нахождения ее вязкости и плотности определяют по термометру 8.

Для успешного проведения опытов важными условиями являются стабилизация потока в стеклянной трубе 2 и согласование истечения краски со скоростью самого потока. В этих целях приняты следующие меры.

Стабильность потока в стеклянной трубе 2 обеспечивается постоянным напором Н в емкости 1. Емкость 1 представляет собой закрытый резервуар, из которого жидкость вытекает по трубе 2. Трубка 9 вверху открыта в атмосферу. При движении жидкости по трубе 2 из емкости I в ее верхней части образуется вакуум. При этом по трубке 9 засасывается атмосферный воздух. В следствии этого в емкости на уровне Н над трубой 2 давление всегда будет равно атмосферному, независимо от количества жидкости в емкости, и истечение жидкости будет происходить под постоянным напором до тех пор, пока уровень ее не опустится ниже Н.

Рис. 1.1. Схема лабораторной установки для определения режима течения жидкости:

1 – расходная емкость; 2 – труба; 3, 7, 11 – вентили; 4 – мерная емкость; 5 – сосуд с краской;

6 – тонкая трубка; 8 – термометр; 9 – трубка; 10 – метка необходимого уровня жидкости

Для согласования скорости истечения краски со скоростью воды в стеклянной трубе 2 сосуд 5 с краской перемещается по вертикали и закрепляется на нужной высоте для создания необходимого напора при истечении краски. Расход краски регулируется зажимом 7.

Методика проведения работы

Работу начинают с установления ламинарного режима и, увеличивая постепенно скорость движения воды в стеклянной трубе, наблюдают за изменениями, происходящими с подкрашенной струйкой при разных режимах течения.

После наглядного изучения поведения подкрашенной струйки приступают к измерению величин, необходимых для определения числа Рейнольдса, начиная с ламинарного режима и кончая турбулентным.

Перед началом работы проверяют наличие воды в емкости 1. Если уровень воды в емкости ниже метки 10, то открывают вентиль 11 и заполняют емкость до метки. При достижении необходимого уровня закрывают вентиль 11. Затем понемногу открывают вентиль 3, устанавливая минимальный расход воды.

В первой части работы для пуска подкрашенной струйки постепенно открывают зажим 7. Регулируя степень открытия вентиля 3 и зажима 7, добиваются четкого очертания подкрашенной струйки. Наличие резко выделяющейся, четкого очертания подкрашенной струйки указывает на наступление ламинарного режима.

Увеличивая затем степень открытия вентиля 3, повышают тем самым скорость воды в стеклянной трубе 2, вследствие чего ламинарный режим начинает нарушаться и переходит в турбулентный.

При этом надо регулировать открытие зажима 7, а также, в случае необходимости, вентиля 11, не позволяя уровню воды в емкости 1 опускаться ниже уровня Н.

Во второй части работы проводят замеры, необходимые для определения числа Рейнольдса при разных режимах течения. Настраивают установку на ламинарный режим (как указано выше) и приступают к определению расхода воды, фиксируя время заполнения мерной емкости. Увеличив степень открытия вентиля 3 и отрегулировав, если нужно, открытие вентиля 11 и зажима 7, приступают к новому измерению расхода воды. Таких замеров проводят несколько (5–6), заканчивая их при развитом турбулентной движении. При этом записывают также показания термометра.

После проведения всех измерений приступают к обработке полученных результатов.