Последовательность выполнения лабораторной работы. Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с инструкцией и убедиться в исправности установки
Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с инструкцией и убедиться в исправности установки.
1. Открыть кран 2 слива воды из установки.
2. Медленно, регулируя кран 2 установить разницу столба жидкости в жидкостных манометрах.
3. Выполнить отсчет счетчика воды и перепадов давлений жидкости по манометрам обоих расходомеров. Записать результаты измерений в протокол испытаний обоих расходомеров.
4. Повторить отсчет показаний приборов при другом значении расхода воды (всего пять отсчетов). Расход воды изменяется открытием крана 2 на выходе из установки.
5. Выполнить расчетные оценки расходных характеристик сужающих устройств:
а) по экспериментальным данным (для всех результатов измерений), используя формулу Сэ = ; занести результаты расчета в таблицу протокола испытания (табл. 14.2);
Рис. 14.3. Схема лабораторной установки
б) по расчетным данным, используя формулы:
; ; (14.2)
(14.3)
где S – площадь сечения, м2;
П – смоченный периметр сечения, м.
Ср = m× × . (14.4)
Записать результаты расчетов в протоколе испытаний.
Контрольные вопросы
1. Чем можно объяснить расхождения расчетных и экспериментальных данных по определению расходных характеристик сужающих устройств?
3. Каковы границы областей турбулентного и ламинарного течений жидкости?
Таблица 14.2
Протокол испытания расходомера (сопло d=0,010 м, D=0,028 м; м, м)
| Параметр | Единицы измере-ния | Формула или способ определения | Результаты измерений по номерам экспериментов | |||||
| Расход воды, Q | л/мин | измерение | ||||||
| м3/с | ||||||||
| Показания пьезометров | h1 | мм вод.ст. | измерение | |||||
| h2 | мм вод.ст. | |||||||
| Потери напора, Dh | мм вод.ст. | Dh=h1-h2 | ||||||
| Эквивалентный диаметр, Dэкв | м | |||||||
| Скорость течения, Vт | м/с | |||||||
| Коэффициент сужения переходного сечения, m | б/р | по графику | ||||||
| Критерий Рейнольдса Re | б\р | |||||||
| Расходная характеристика, Сэ (экспериментальная) | м2,5/с | |||||||
| Расходная характеристика, Ср(расчетная) | м2,5/с |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Цель работы:повышение уровня знаний в области определения и анализа режимов движения жидкостей и приобретение практических навыков по измерению основных параметров, характеризующих режим течения жидкости.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с общей теорией режимов течения жидкости и критериями характеризующими это течение.
2. Ознакомиться со способом определения критериев, характеризующих движение жидкости и их зависимостями.
Теоретические основы
Существуют три режима движения жидкости – ламинарный, переходный и турбулентный.
При ламинарном режиме частицы жидкости перемещаются по направлению движения без поперечного перемешивания. Это спокойное, упорядоченное течение, при котором отдельные струйки жидкости движутся параллельно друг другу.
Переходный период движения жидкости реализует в себе картину движения как турбулентного у стенок трубы и ламинарного в середине струи жидкости.
При турбулентном режиме частицы жидкости перемещаются по случайным искривленным траекториям, при этом имеют место поперечные пульсации скорости и давления и гораздо большие затраты энергии на перемещение жидкости. Это беспорядочное, хаотическое движение.
Режим движения жидкости в трубопроводе устанавливается расчетным путем по значению безразмерного числа – критерия Рейнольдса (Re):
где V – средняя скорость движения жидкости;
d – диаметр трубопровода;
–коэффициент кинематической вязкости жидкости.
В потоке жидкости при её движении находятся во взаимодействии две силы – сила трения и сила инерции. Локальные (местные) возмущающие факторы – примеси, неровности поверхности и другое приводят к появлению сил инерции. Вязкость приводит к неравномерной эпюре скоростей и появлению силы трения. Число Re – мера отношения силы инерции к силе трения.
При малых скоростях движения силы инерции невелики, и силы трения гасят возмущения (выравнивают траектории). Движение остается упорядоченным, то есть ламинарным. При увеличении скорости силы инерции растут, а силы трения практически не меняются, струйки распадаются на отдельные вихри, и наступает турбулизация потока. Число Рейнольдса, при котором ламинарное движение сменяется турбулентным, называется критическим(Reкр).Критическое число Рейнольдса определяется экспериментально и приводится в справочной литературе.
При определении режима движения необходимо вычислить по известным параметрам расчетное число Рейнольдса и далее сравнить его с критическим значением для данного случая.
Если Re <Reкр– ламинанарный режим движения;
Если Re >Reкр– турбулентный режим движения.