Порядок выполнения опытов

1. Поворотом рукоятки 24 против часовой стрелки открыть кран и наполнить напорный бак I водой. Уровень воды в напорном баке поддерживается постоянным благодаря холостому сливу 12.

2. Открыть кран 28.

3. Немного приоткрыть кран 26, при этом вода из напорного бака I движется по стеклянной трубке с небольшой скоростью.

4. Открывая кран 25, отрегулировать поступление краски в стеклянную трубку так, чтобы скорость выпускаемой краски была, примерно одинакова со скоростью окружающей воды. Струйчатое движение краски будет свидетельствовать о наличии ламинарного режима.

5. Измерить температуру воды в напорном баке.

6. Объёмным способом измерить расход воды в стеклянной трубке. При закрытии крана 28 вода из стеклянной трубки будет попадать в мерный бак. После некоторого произвольного наполнения бака произвести отсчёт по шкале указателя уровня с одновременным включением секундомера. Через некоторое время снова произвести отсчёт по шкале и выключить секундомер. Пользуясь тарировочным графиком, по отсчётам уровней в мерном баке определяется объём воды, поступившей в бак, W, см³, и время наполнения бака-Т, с.

7. После измерений, кран 28 открыть.

8. Медленно открывая кран 26, установить новый, несколько больший расход воды и все измерения повторить.

9. При некотором дальнейшем открытии крана струйка воды начнёт колебаться, приобретая волнистый характер с местными разрывами. Такое поведение струйки соответствует переходному режиму течения. Аналогичные измерения повторить и в этом состоянии потока.

10. Дальнейшим открытием крана 26 установить турбулентный режим течения, при котором характер течения резко изменяется; струйка полностью размывается, вода в стеклянной трубке становится равномерно окрашенной. Провести аналогичные измерения.

11. Все данные измерений занести в соответствующие графы протокола испытаний.

12. После проведения опытов прекратить подачу воды из водопроводной сети, краски из бачка, полностью слить воду из напорного бака, после чего закрыть кран 26.

3.3.3. Обработка результатов измерений и указания к выполнению расчётов.

При обработке результатов измерений осуществляются расчёты всех параметров, представленных в протоколе испытаний. Обработку опытных данных рекомендуется выполнять в табличной форме.

· По измеренной температуре воды t в напорном баке определить кинематический коэффициент вязкости воды по формуле Пуазейля (необходимо найти в учебнике или в лекционном материале):

ν = [ ], м²/с. (3.7)

· По измеренному объёму воды, поступившей в мерный бак, подсчитать для каждого опыта расход воды в стеклянной трубке:

Q = (W₁-W₂)/T, м³/с, (3.8)

где W₁ и W₂ – соответственно начальный и конечный объёмы воды в мерном баке.

· Рассчитывается средняя скорость течения воды:

V=Q/S, м/с, (3.9)

где S= π D²/4, м².

Скорость, при которой происходит смена режимов движения, и будет критической скоростью.

· По формуле Re= для каждого опыта находится число Рейнольдса Re. Значение Re, соответствующее критической скорости движения V_кр, является критическим числом Рейнольдса.

 

 

Рис. 3.5. Тарировочный график (n – число делений указателя уровня)

 

Контрольные вопросы

1. Что понимается под режимом движения жидкости? Какие режимы движения вы знаете?

2. Что называется ламинарным режимом течения?

3. Что называется турбулентным режимом?

4. Что называется средней скоростью потока и как её вычислить?

5. Что называется числом Рейнольдса, как его вычислить?

6. Покажите, что число Рейнольдса безразмерно.

7. Что называется критическим числом Рейнольдса? Чему равны его нижнее и верхнее значения?

8. Что называется переходной областью и в каких пределах она находится?

9. Каков физический смысл числа Рейнольдса?

10. Каким режимам течения соответствуют значения коэффициента перемежаемости γ =0; 0, 3; 0, 5; 0, 7; 1?

11. Найдите соотношение между диаметром трубы и гидравлическим радиусом при напорном течении.

12. В чём разница между свободной и пристенной турбулентностью?

 

Фото 3 Установка ГД-4