Порядок обработки результатов

Цель работы

лабораторная работа состоит из двух частей.

Часть I - определение круглой цилиндрической стеклянной

трубе.

Часть II - измерение профиля скорости при турбулентном режиме движения в этой трубе и определение коэффициентов А , B в формуле (3) и n. в формуле (6).

Работа выполняется либо в полном объеме (части I, II, либо в рамках части I. Объем работы определяется преподавателем.

Описание лабораторной установки

К баку с постоянным уровнем воды 2 (рис.3) присоединена стеклянная трубка I, d = 25 мм. К трубе подводится краска из бачка II. Для измерения расхода служит мерный бак 6. Расход и среднюю скорость движения воды в трубе определяют по формулам:

, , (8)

где W - объем вода, налитой в мерный бак за время t ; - площадь поперечного сечения трубы.

В выходном сечении трубы установлена трубка Пито 3 для измерения полного давления P0 (полного напора P0/ , где - удельный вес вода), кольцевая камера 4 для измере­ния статического давления р ( пьезометрического напора P0/ )

Дифференциальный водяной манометр 5 измеряет разность между полным и статическим давлением в потоке (разность между полным и пьезометрическим напором)

(9)

Скорость определяется уравнением

(10)

Часть I. Определение критического числа Рейнольдса.

Порядок проведения опыта

1. Открыть регулирующую задвижку 9. Установить в первом опы­те малый расход вода (время протекания I л воды около 40 с), обеспечивающий ламинарный режим течения. Измерить с помощью се­кундомера время натекания в мерный бак I л воды.

2. Открыть зажим 10 и пустить краску в поток воды. Наблюдать и зарисовать характер движения окрашенных струек, воды.

3. Повторить опыт еще для 6 различных все увеличивающихся расходов воды. Последний опыт проводится при поступлении в мер­ный бак I л воды за 5 8 секунд. После каждого наблюдения движе­ния окрашенных струек закрывать зажим 10 для потока краски. Дан­ные занести в табл. I

4. Измерить температуру воды и записать значение кинемати­ческого коэффициента вязкости .

Порядок обработки результатов

1. Для каждого опыта вычислить значения Q , и Re по формулам (5) и записать их в табл.I.

2. По характеру движения окрашенных струек сделать заключе­ние о режиме течения жидкости в каждом опыте и, определить .

3. Зарисовать характер движения подкрашенной струйки при ла­минарном, переходном и турбулентном режимах.

Часть П. Измерение профиля скорости при турбулентном движении жидкости в цилиндрической трубе

Порядок проведения опыта

1. Вентиль 8 для подачи воды в напорный бак открыт.

2. Положение регулирующей задвижки 9 сохраняется таким, ка­кое оно было в последнем опыте при выполнении части I данной работы.

3. Выдвинуть трубку Пито 3 в положение, соответствующее крайней к себе риске на обойме (рис.2).

4. Измерить с точностью до 0,1 мм высоту столба воды в ле­вой и правой трубке дифманометра , и .

5. Передвигать трубку Пито в положения, соответствующие шести остальным рискам, и каждый раз измерять и . Результаты измерений заносятся в табл.2. Для обеспечения ста­ционарности течения необходимо следить за постоянством уровня воды в баке 2.

6. Измерить температуру воды в конце опыта и записать зна­чение кинематического коэффициента вязкости ν .

7. Закрыть вентиль 8 и задвижку 9.

Порядок обработки результатов

1. Вычислить и занести в табл.2 значения и скорости U по формуле (10). Кинематический коэффициент вязкости т? и данные графы 7 табл.2 являются исходными для выполнения расчетов на ЭВМ. Время и место проведения этих расчетов указывает преподаватель.

2. На ЭВМ рассчитываются коэффициенты А , B для формулы (3), коэффициент n для формулы (6), а также дан­ные для заполнения граф 9,10,11 табл.2. Кроме того, вычис­ляются среднеквадратичные отклонения экспериментальных значе­ний скорости U от рассчитанных по формуле (3), , и по формуле (6), . ЭВМ рассчитывает расход Qпо формуле (7), среднюю скорость υ число Rе , коэффициент трения λ по формуле (5) и динамическую скорость по формуле (4). Все эти данные заносятся в заранееподготовленный отчет.

3. Рассчитать самостоятельно и внести в табл.2 значения
U/U_mдля всех экспериментальных точек (графа 8), а также вели­
чину этого отношения при ламинарном движении вода по формуле (2)

( графа 12).

4. По данным табл.2 и результатам определения коэффициен­тов n, A,B

- зависимость по уравнению(6) с нанесением экс­периментальных значений и в тех же координатных осях график функ­ции (2);

- зависимость по уравнению(З) с нанесением экспериментальных значений

Температура воды ... °С, кинематический коэффициент вязкости

ν=... см²/с
Расход воды Q = ... см³/с
Средняя скорость υ= ... см/с
Число Рейнольдса Rе =
Коэффициент гидравлического трения λ=….
Динамическая скорость ... см/с.
Коэффициенты формулы (3) А = ……., . , В= ……

Среднеквадратичное отклонение для формулы (3) σ - ... см/с

Коэффициент в формуле (6) n……... .

Среднеквадратичное отклонение дай формулы (6) = . ….. см/_C

5. Оценить величину инструментальной погрешности определе­ния экспериментальных величин

- средней скорости υ (для опыта ; 7, табл.1)

(II)

при = 1,5%, =1 с, =0,5 мм

числа δRe ( для опыта 7, табл.1)

(12)

при = 1 %

- локальной скорости U ( для точки 4, табл.2)

(13)

при =1%, =0,1мм

6. Сравнив рассчитанные на ЭВМ величины отклонений σ и σn с инструментальной ошибкой определения скорости, сделать вывод о качестве измерений. Значительное превышение величин

σ и σn над величиной . говорит о том, что измерения проведены небрежно, или во время опыта не обеспечивалась стацио­нарность движения воды в трубе.

Состав отчета

Часть I

1. Схема установки.

2. Используемые расчетные формулы с расшифровкой обозначений и их размерностями.

3. Заполненная табл.1.

4. Рисунки течения подкрашенной струйки при ламинарном, переход­ном и турбулентном режимах движения воды.

5. Оценка точности измеряемых величин по формулам (II), (12).

6. Заключение о величине .

Часть П

7,. Расчетные формулы, используемые в этой части работы.

8. Заполненная табл.2.

9. Результаты расчетов, графики и выводы согласно пп. 5,6

"Порядка обработки результатов".

Контрольные вопросы

1. Указать определение ламинарного ж турбулентного режима.

2. Что называется критерием Рейнольдса?

3. Что такое критическое значение критерия Рейнольдса?

4. Уравнение какой линии теоретически описывает профиль скорости при ламинарном и при турбулентном режиме течения в круг­лой трубе?

5. Каким методом определяется'в работе режим движения жид­кости?

6. Какими способами определяется в работе расход жидкости??. Как в данной работе определяется средняя скорость? Для чего й работе используется кинематический коэффициент вязкости ж какова его размерность в системах СИ, СГС?

9. Какими приборами в данной работе определяется скорость

в произвольной точке потока жидкости?

10. Что измеряется в работе при помощи диманометра?

11. Чему равна скорость движения жидкости на стенке трубы?
12. Где находится точка, в которой скорость имеет макси­мальное значение в данном сечении?

13. Почему уровень вода в питающем баке во время выполнения работа должен поддерживаться постоянней?