Описание экспериментальной установки

Рис. 2. Схема установки: 1 – напорный бак; 2 – экспериментальный участок; 3 – вентиль;

4 – бачок с окрашивающей жидкостью; 5 – игольчатый вентиль; 6 - ротаметр

Модуль №4 представляет собой прозрачную цилиндрическую трубу диаметром d = 20 мм, расход воды в которой регулируется вентилем. Через тонкую трубку, вводимую в боковую поверхность трубы в поток может подаваться струйка краски, расход которой регулируется игольчатым вентилем. Расход воды в трубе измеряется ротаметром.

Подготовка к работе

1.Написать название и цель работы.

2.Изобразить схему установки.

3.Подготовить таблицу измерений.

Экспериментальная часть работы

1. Установив по возможности малый расход в трубе и выдержав время, достаточное для достижения установившегося режима, медленным открытием игольчатого вентиля начинают подачу краски, наблюдая за подкрашенной струйкой. Наилучший результат достигается, если скорость выхода краски примерно равна скорости потока в трубе.

2. Меняя открытие игольчатого вентиля, добиваемся наличия в трубе устойчивой окрашенной струйки, которая не смешивается с основным потоком. Измеряем расход.

3. Увеличиваем расход путем дополнительного открытия вентиля, и после достижения установившегося режима опыт повторяется. Таких опытов производится несколько (3 - 4) вплоть до достижения устойчивого турбулентного режима, при котором подаваемая струйка краски равномерно размывается по толще потока и становится невидимой.

4. По результатам наблюдений определить критические значения чисел Рейнольдса.

Таблица 2

Протокол эксперимента и результаты обработки данных

№ режима	Расход Q, м3/с	Скорость , м/с	Число Re	Визуальная структура потока
1
2
3
4

Обработка результатов исследования

1. По внутреннему диаметру d =20 мм подсчитывают площадь поперечного сечения трубы по формуле: .

2.По замеренному объёмному расходу воды в трубе Q и площади сечения S определяют среднюю скорость: .

3. По замеренной температуре воды t°C определяют коэффициент кинематической вязкости  по Приложению.

4. По формуле (1) для каждого опыта подсчитать число Рейнольдса.

5. Полученные значения чисел Рейнольдса сравнить с критическим и сделать вывод о режиме течения.

6. Изобразить картину течения по результатам визуальных наблюдений ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости.

7. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Чем отличается структура потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости?

2. Как определить число Рейнольдса для круглой трубы?

3. Что называют критической скоростью?

4. Влияет ли температура жидкости на значение критической скорости?

5. Как зависят потери напора по длине от скорости потока при разных режимах движения жидкости?

6. Для чего нужно знать режим движения жидкости?

7. Как работает ротаметр?