Исходные данные. Контрольные вопросы

Определить:

1. объемный расход (Q);

2. кинематический коэффициент вязкости ( ) по формуле 2.2;

3. площадь сечения ( ) по формуле площади круга;

4. среднюю скорость ( ) в сечении из формулы 2.3;

5. число Рейнольдса (Re) по формуле 2.6;

6. скоростной напор ( ) по формуле ;

7. скоростной напор по показаниям трубки Пито;

8. сумму пьезометрического и скоростного напоров;

9. потери напора ( ) в сечении по формуле 2.7.

10. результаты вычислений занести в таблицу 1 и 3.

Построить пьезометрическую линию и линию скоростного напора по уравнению Бернулли для потоков реальной и идеальной жидкостей, отложив в каждом сечении  и соответственно (см. п. 2.6.)

 

Исходные данные

Таблица 1. Экспериментальные и расчётные данные

Время наполнения сосуда t, c	Расход воды	Температура воды,	Коэффициент. кинематической вязкости (2.2)
10	0,003	20

 

Таблица 2. Параметры трубопровода

Вариант	Диаметр сечения d, м
	1	2	3	4	5	6
1, 5, 9, 13, 17, 21,	60	60	40	40	60	60
2, 6, 10, 14, 18, 22	70	70	50	50	70	70
3, 7, 11, 15, 19, 23	50	50	40	40	50	50
4, 8, 12, 16, 20, 24	70	70	60	60	70	70

Таблица 3. Экспериментальные и расчётные данные

№ п/п	Наименование показателей	Сечения
		1	2	3	4	5	6
1	Расстояние сечения от входа в трубу	0,5	0,19	0,66	0,19	0,23	0,33
2	Показания пьезометров	106	105	103	104	107	106
3	Диаметр сечения d, м
4	Площадь сечения
5	Средняя скорость в сечении
6	Число Рейнольдса
7	Коэффициент кинетической энергии
8	Скоростной напор в сечении (теоретический) ,
9	Скоростной напор в сечении (опытный) , м
10	Сумма удельных энергий (напоров) в сечении
11	Потери напора от входа в трубу до сечения , м
12	Уровень воды в напорном баке, м	0,15
13	Уровень воды в приемном баке, м	0,12

Контрольные вопросы

1. В чем заключается геометрический и энергетический (физический) смысл уравнений Бернулли для потоков идеальной и реальной жидкостей?

2. В чем заключаются отличительные признаки уравнения Бернулли для потоков идеальной и реальной жидкостей?

3. Каковы условия применимости уравнения Бернулли?

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Тема: Определение режимов течения жидкости.

Цель работы: определит режимы течения жидкости. Определить значения критического числа Рейнольдса .

Материалы и литература:

1. Методические указания;

2. Лепешкин А.В. «Гидравлические пневмоколесные системы»: учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образование: издательский центр «Академия». 2006.

 

Методические указания

При течении жидкости возможны два режима движения: ламинарный и турбулентный. Наличие того или иного режима определяется соотношением сил, действующих в движущейся жидкости, а именно, сил инерции и сил внутреннего трения (вязкости). Если в потоке преобладают силы внутреннего трения, то устанавливается ламинарный режим. Отношение сил инерции к силам внутреннего трения характеризуется так называемым критерием режима движения (число Рейнольдса), который для напорного движения определяется соотношением

(1)

где d - внутренний диаметр трубы, м;

V - средняя скорость движения жидкости в потоке, м/с; ν - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м²/с.

Каждому режиму движения соответствует определенная область значений числа Рейнольдса, не зависящая от свойств жидкости.

Смена режима (переход ламинарного режима в турбулентный или, наоборот, турбулентного в ламинарный) связана с критической величиной этого числа, обозначаемой Re_кр.

Для напорного движения в трубах нижнее критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу турбулентного режима в ламинарный, следует считать равным 2300. Верхнее критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный, не является столь определенным, как нижнее, численное значение его можно принять приблизительно равным 4000. В интервале чисел Рейнольдса от 2300 до4000 возможно существование того или другого режимов.

Скорость движения жидкости, при которой происходит смена режимов, называется критической скоростью. В отличие от критического значения числа Рейнольдса, одинакового для потока любой жидкости в трубопроводе любого диаметра, критическая скорость для каждой жидкости имеет свое определенное значение, зависящее от диаметра трубопровода и коэффициента вязкости жидкости.

(2)

Характер движения частиц при ламинарном и турбулентном режимах различен. При ламинарном режиме частицы перемещаются как бы слоями по траекториям, параллельным между собой. При турбулентном режиме траектория движения частиц криволинейна и сложна. Частицы при движении сталкиваются между собой, и происходит довольно интенсивный процесс перемещения.

Движение частиц можно сделать видимым, окрасив поток.

Таким образом, установить режим движения можно двумя методами: определением числа Рейнольдса и визуальным методом, наблюдая за движением частиц в подкрашенном потоке.

Если краска, добавленная к потоку, располагается в нем в виде прямой струйки, отчетливо видной на всем протяжении, это свидетельствует о параллельном перемещении частиц жидкости, или о наличии ламинарного режима движения. При этом число Рейнольдса оказывается меньше критического значения, т. е. меньше 2300.

Если струйка краски размывается потоком и равномерно окрашивает его, это свидетельствует о движении частиц по сложным траекториям, что приводит к перемешиванию, или о наличии турбулентного режима. При этом число Рейнольдса - больше критического, т. е. больше 2300.

Описание установки.

Рисунок. Схема лабораторной установки.

 

Водопроводная вода поступает в напорный бак с некоторым избытком и протекает в стеклянную трубу внутренним диаметром 26 мм, а затем в приемный бак, откуда уходит в канализацию. В напорном баке установлена переливная воронка и успокаивающая перегородка. Над напорным баком расположен сосуд, из которого краска по тонкой трубке поступает в стеклянную трубку.

Исследование характера движения проводится при равномерном движении. Как известно, равномерным движением жидкости называют установившееся движение в трубопроводе, по длине которого средняя скорость движения остается постоянной.

Установившееся движение жидкости возможно в условиях постоянного напора и неизменных гидравлических сопротивлений системы. В этом случае объемный расход жидкости остается постоянным по времени. Постоянство напора в установке обеспечивается неизменным положением свободной поверхности в напорном баке, совпадающим с верхней кромкой переливной воронки. Напор в данном случае определяется вертикальным расстоянием от верхней кромки переливной воронки до выходного сечения трубопровода. Постоянство гидравлического сопротивления достигается неизменной степенью открытия во время опыта вентиля на конце трубопровода.

Для начала работы необходимо установку наполнить водой и создать движение жидкости в трубопроводе, что осуществляется некоторой степенью открытия запорного крана.

Изменение скорости движения в стеклянной трубке достигается различной степенью открытия вентиля.

Установив малую степень открытия крана (при большом сопротивлении), получаем малую скорость движения. Одновременно с визуальным наблюдением за потоком определяется критерий режима движения или число Рейнольдса. Для определения числа Рейнольдса необходимо измерить внутренний диаметр стеклянной трубки и вычислить среднюю скорость потока. Среднюю скорость жидкости находят из уравнения неразрывности потока. Для этого необходимо определить расход жидкости, например, объемным методом:

где V - объем, набранной в мерный сосуд, жидкости, м^З; τ - время, с.

Откуда:

где Q - объемный расход, или объем жидкости, протекающей через площадь живого сечения в единицу времени, м^З/с;

S - живое сечение потока, т.е. сечение, расположенное нормально к направлению движения, м²;

V - средняя скорость движения жидкости, м/с.

Если в начале опыта установлен ламинарный режим, то дальнейшие испытания проводят, увеличивая скорость движения (уменьшая сопротивление) до критического ее значения и далее до сверхкритического, при котором существует турбулентный режим движения. Число Рейнольдса определяют по уравнению (1). Кинематический коэффициент вязкости жидкости определяют по табл. 1 в зависимости от t. жидкости. Значение критической скорости находят по уравнению (2). Результаты испытаний и окончательные расчеты сводят в табл. 2.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: