Описание экспериментальной установки

Установка (рисунок 18) состоит из напорного бака 1, обеспечивающего необходимую величину и постоянство напора, напорного трубопровода с регулировочным вентилем 2, служащим для обеспечения необходимого расхода воды в стеклянной трубе 3 внутренним диаметром d = 34 мм, успокоителя 4, обеспечивающего спокойный вход воды в плавнорасширенный конец трубы, мерного бака 5 со шкалой 6, позволяющего измерять объём жидкости, прошедший по трубе за определенный промежуток времени. Вода в напорный бак поступает из водопровода через вентиль 7. Слив избытка воды из напорного бака и из мерного бака с помощью крана 8 осуществляется в канализацию. На входе трубы по ее оси установлена тонкая трубка, соединенная гибким трубопроводом с резервуаром 9 для раствора красителя. Подача красителя в трубу регулируется краном 10.

Температура воды, протекающей по трубе, измеряется термометром 11.

Методика проведения работы

Открыть вентиль 7, обеспечив необходимую подачу воды из водопровода в напорный бак 1. После наполнения напорного бака при постоянном сливе избытка воды в канализацию вентилем 2 установить минимальный расход воды в трубе 3. Открыть кран 10, обеспечив подачу красителя в поток воды в трубе 3. Убедиться, что струйка красителя прямолинейна и движется параллельно оси и стенкам трубы. Картина течения в трубе соответствует ламинарному движению. Закрыть кран 8 и измерить с помощью шкалы 6 мерного бака 5 объем воды W, прошедшей по трубе за определенный промежуток времени τ при установленном положении рукоятки вентиля 2. Температуру протекающей воды контролировать по термометру 11.

Не прекращая подачу красителя в поток воды в трубе 3, медленно (плавно) открывая вентиль 2, добиться такого расхода жидкости в трубе, при котором струйка окрашенной жидкости начнет отклоняться от прямолинейного движения, совершать по-

Рисунок 18 – Схема экспериментальной установки для изучения

режимов движения жидкости

перечные движения, обусловленные обменом количества движения между соседними слоями жидкости (пульсациями). Картина течения в трубе соответствует условиям разрушения ламинарного движения. С помощью мерного бака вновь выполнить измерение всех величин, необходимых для определения расхода жидкости Q в трубе. Измерить температуру воды. Не прекращая подачу красителя в поток воды в трубе 3, открывая вентиль 2, увеличить расход жидкости в трубе настолько, чтобы струйка окрашенной жидкости, совершая пульсационное движение в потоке воды, быстро растворялась, окрашивая весь поток воды (в несколько бледный цвет, чем сама струйка). Картина течения соответствует условиям турбулентного движения. С помощью мерного бака снова выполнить измерение всех величин, необходимых для определения расхода жидкости Q в трубе. Измерить температуру воды.

При необходимости перед началом нового измерения слить воду из мерного бака 5 в канализацию, открыв кран 8.

Закрыть кран 10, прекратив подачу красителя в поток жидкости.

Результаты измерений величин для всех трех опытов записать в таблицу 1.

Таблица 1
Номер опыта	Объём воды в мерном баке W, м3	Время отбора объёма воды в мерном баке τ, с	Температура воды t, 0C

Работу заканчивают, закрыв вентиль 7 и прекратив подачу воды в напорный бак 1, открыв вентиль 2 для опорожнения напорного бака и кран 8 для слива воды из мерного бака в канализацию.