Определение режима течения воды в цилиндрической трубе круглого сечения
Выполнил:
студент гр.
Проверил:
Казань – 2008
Цель работы:
1) визуальное наблюдение течения жидкости в цилиндрической трубе круглого сечения;
2)определение значения числа Рейнольдса, соответствующего наблюдаемым режимам течения.
Сущность работы:
Режим течения жидкости определяется геометрией канала, скоростью течения и вязкостью жидкости. Так, при течении в трубах и каналах постоянного сечения с малой скоростью жидкость движется отдельными струйками, не смешиваясь, параллельно стенкам трубы или канала. Такой режим течения жидкости называется ламинарным или струйчатым.
По мере увеличения скорости движения потока, струйки начинают размываться и пульсировать (это можно наблюдать введя краситель), что объясняется появлением у частиц жидкости поперечных составляющих скорости. При дальнейшем увеличении скорости образуются вихревые потоки. Траектории частиц представляют собой сложные хаотические кривые. Во всех точках потока скорость и давление не регулярно изменяются с течением времени, пульсируют вокруг некоторых своих средних значений. Этот режим течения воды называется турбулентным.
Между ламинарным и турбулентным режимами течения жидкости находится область развития турбулентности. В этой области турбулентность имеет переменную интенсивность, увеличивающуюся с ростом скорости.
Визуальное определение течения жидкости не всегда возможно. Поэтому на практике о режиме течения судят по количественной характеристике, т.е. по значению критерия (числа) Рейнольдса Re:
,
где - средняя скорость потока, м/с; - плотность жидкости, кг/м³; - динамический (Па·с) и кинематический (м²/с) коэффициенты вязкости жидкости соответственно; - некоторый характерный размер потока, м, например, - эквивалентный диаметр, который определяется из выражения:
,
где S – площадь поперечного сечения потока (живого сечения), м²; П – смоченный периметр, м. Для круглой трубы , где d – внутренний диаметр трубы.
Установлено, что в круглых трубах при:
Re<2320 – ламинарный режим течения;
Re>10000 – развитый турбулентный режим течения;
10000<Re<2320 – переходная область.
Описание установки:
Установка для наблюдения режима движения жидкости состоит из напорного бака и стеклянной трубы постоянного диаметра. В бак вода подводится из водопроводной сети лаборатории. Внутри бака имеется сливная воронка, благодаря которой уровень воды в напорном баке поддерживается постоянным.
Из стеклянной трубы вода протекает через патрубок в мерный бак или сливной отсек. В стеклянную трубу по тонкой трубке может быть подведена окрашивающая жидкость. Объем протекающей воды определяется с помощью мерного бака, а при малых расходах – с помощью стеклянного стакана.
Порядок проведения опыта:
Открывается водопроводный вентиль и водонапорный бак наполняется водой. При помощи крана (установленного на конце стеклянной трубы) в стеклянной трубе создается постоянный поток воды. Вводим в поток подкрашивающую жидкость и наблюдаем режим течения. Измеряем время наполнения емкости, объёмом V. Изменяя расход воды, проводим несколько опытов: при ламинарном режиме, при турбулентном режиме и в переходной области.
Постоянство уровня воды в напорном баке позволяет поддерживать установившееся течение в трубе. Опыты заканчиваются закрытием всех кранов и вентилей, сливом воды из мерного бака.
Таблица измеренных и рассчитанных величин:
Наблюдаемый режим | V,см³ | t, с | Q, м³/с | , м/с | Re |
Ламинарный | 0,028 | ||||
Переходная область | 0,124 | ||||
Турбулентный | 0,709 |
Расчеты:
d=16мм
W=5,7л
t=14ºC
=0,0117м²/с
; ;
Вывод: в результате проделанной работы, мы наблюдали режимы течения жидкости, определили значение критерия Рейнольдса. Отличие последнего от теоретических значений может быть объяснено условиями проведения опытов и не идеальностью установки.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Приложение 1. Ряды максимальных расходов Qi , м3/с Год Вариант Река А, xi м3/с Река В, уi, м3/с Река А, xi | | | Измерение давления и вакуума в покоящейся жидкости |
Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 3755;