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 С_э = ; 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.

С_р = 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 (Re_кр).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 <Re_кр– ламинанарный режим движения;

Если Re >Re_кр– турбулентный режим движения.