Описание установки
Экспериментальная установка состоит из напорного бака 1 (рис. 4.4), стеклянной трубы 2, приемного бака 3, вентиля 4, сливной трубы 5 вентиля 6, мерного бака 7, водопроводной трубы 8, крана 9, переливной трубы 10, трубки 11 для подвода красителя, крана 12 для регулирования подачи красителя и термометра 13. На мерном баке 7 установлен пьезометр П.
Проведение опытов и измерения
1. Открывается кран 9 и наполняется водой напорный бак 1 (рис. 4.4), Кран 9 остается открытым в течение всей работы.
2. С началом перелива воды по трубе 10 устанавливается постоянный напор Н в баке 1. При помощи вентиля 4 устанавливается минимально возможный расход воды в стеклянной трубе 2.
3. По показанию термометра 13 на напорном баке 1 определяется температура воды.
4. Полностью открывается вентиль 6 и вода из приемного быка 3 поступает в мерный бак 7.
5. Открывается кран 12 и с помощью трубки 11 вводится окрашенная жидкость в стеклянную трубу 2. За характером движения струйки окрашенной жидкости необходимо наблюдать в течение всей лабораторной работы.
6. В каждом опыте производится измерение расхода воды О объемным методом с помощью мерного бака 7 с пьезометром П].
7. Последовательно
проводится 5-6 опытов, постепенно открывая
вентиль 4 до тех пор, пока окрашенная
струйка не будет интенсивно перемешиваться
с окружающей водой. Переход от ламинарного
к турбулентному режиму движения
происходит в момент начала процесса
перемешивания, который определяется
визуально и по данным этого опыта
рассчитывается верхнее значение
критического числа Рейнольдса
.
8. Проводится 5-6 опытов в обратном порядке,
т.е. постепенно закрывая вентиль 4.
Визуально устанавливается момент
перехода от турбулентного к ламинарному
режиму движения и определяется нижнее
значение критического числа Рейнольдса
9. Все результаты экспериментов заносятся в табл. 4.1.
Вычисления и составление отчета
1. Определяется разность показаний пьезометра П1 на мерном баке
Н
=
-
,
м, (4.16)
где
-показание пьезометра
в
момент времени τ1=0 и
-τ2=30 с.
2. Находится объем вытекшей воды по формуле
V
=S *
Н,
,
(4.17)
где
S - площадь поперечного сечения мерного
бака,
.
3. Рассчитывается объемный расход воды по зависимости
Q
= V/(
),
(4.18)
4. Определяется средняя скорость движения воды в стеклянной трубе по формуле
υ=
,
м/с,
(4.19)
где d - внутренний диаметр стеклянной трубы, d=0,018 м.
5. По зависимости(4.15) определяется число Рейнольдса в каждом опыте. Находятся верхнее и нижнее критические числа Рейнольдса и устанавливаются границы переходной области.
6. Производится сопоставление найденных чисел Рейнольдса с литературными данными.
7. Устанавливается зависимость числа Рейнольдса от средней скорости движения жидкости. Строится график Re=f(υ).
8. Все результаты вычислений заносятся в табл. 4.1.
|
Измеренные величины |
Вычисленные величины |
Режим движения (визуальное наблюдение) |
||||||
|
|||||||||
Показания пьезометра |
Объем V, м3 |
Объемный расход Q, м/с |
Средняя скорость и, м/с |
Re |
|||||
№ п/п |
|
||||||||
Н1, м |
Н2, м |
Н, м |
|||||||
|
|||||||||
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1
В выводах по работе следует отметить физический смысл числа Рейнольдса и его практическое и теоретическое значение.