Лабораторна робота № 1
Тема: В«Дослідження змінирежимів течії. Визначення критичних чисел Рейнольдса В»
Метароботи
Демонстраціярежимів течії рідини і експериментальне визначення критичних чиселРейнольдса для труб круглого перетину.
Основнівідомості
Режим течіївизначається співвідношенням обурює протягом сили інерції і стабілізуючоюПротягом сили в'язкості. Ставлення цих сил виражається безрозмірним числом Рейнольдса:
,
де u - середня швидкістьтечії рідини по перетину труби;
L - характерний лінійнийрозмір поперечного перерізу, заповненого рідиною (так званого В«живогоперетину В») для труб круглого перерізу L = d;
n- Кінематична в'язкість.
Середняшвидкість знаходиться за формулою
,
де Q - витрата потоку, тобтооб'єм рідини, що протікає за одиницю часу через дане перетин потоку,площа якого дорівнює S. Можливі два принципово відмінних режиму течіїрідини, що одержали назву ламінарного (шаруватого) і турбулентного (бурхливого,обуреного) режимів. При досить малих швидкостях основного потоку, количисло Рейнольдса менше певного критичного (Re кр ), інерційна силанезначна в порівнянні з силою в'язкості, яка впорядковує рухрідини, створюючи ламінарний рух. При цьому забарвлена ​​цівка, введенав потік, витягується вздовж течії у вигляді тонко окресленої лінії. При Re В»Re кр форма пофарбованої цівки різко змінюється - вона набуває виглядубільш або менш виразних завитків. Така картина відповідає початковій стадіїрозвитку турбулентності, а момент її появи - початку переходу від ламінарногорежиму до турбулентного (перехідний режим). При Re> Re кр сили інерції переважаютьнад силами в'язкості, і настає цілком розвинена турбулентність. Критичнечисло Рейнольдса, як правило, укладено в деяких межах: Re кр.н. ≤ R
e кр ≤ Re кр.в , де Re кр.в. - максимальнекритичне число Рейнольдса, відповідне переходу ламінарного режиму в турбулентний;Re кр.н - нижнє критичнечисло Рейнольдса, тобто мінімально можливе число, відповідне переходутурбулентного режиму в ламінарний.
Встановленнярежиму руху має велике практичне значення, так як він визначаєнайважливіші характеристики потоку, як розподіл швидкостей, гідравлічнеопір, тепловіддачу і ін
Опис установки
Установка Рейнольдса (рис. 1) складається з напірного бака 1,прозорої труби 2 круглого перетину з плавним входом, проміжного бака 3 зрегулюючим краном 4, витратомірного пристрою 5, а також системи подачі тазливу робочої рідини (води) і системи подачі фарби. Проміжний бак 3призначений для усунення впливу крана 4 на розподіл швидкостей у трубі2. Витратомірний пристрій 5 являє собою ємність, в днищі якоїзнаходяться калібрувальні отвори з насадками. При тому чи іншому витраті,поступающем в ємність з крана 4, рідина в витратоміром пристрої 5встановлюється на певному рівні, який відлічується за шкалою. Заотриманому рівню Н за допомогою експериментальних (тарувальних)залежностей обчислюють витрата Q . Такі пристрої для вимірювання витратиназиваються Данаїдині.
Обробкаданих:
протягом рідина Рейнолдс труба
Таблиця 1
№ дослідів
Температура t, С
Кінематична в'язкістьпЃ®, см 2 /з
Рівень у мірному бачкуН, мм
Витрата Q, см 3 /з
Середня швидкість
см/с
Число Рейнольдса
Режим по візуальнимспостереженнями
1
2
3
4
5
6
7
8
1
20
0,01007
25
13,489
4,766
899
Л
2
20
0,01007
205
36,307
12,829
2435
Л> Т
3
20
0,01007
260
39,810
14,067
2654
Т
4
20
0,01007
170
33,113
11,700
2207
Т> Л
Внутрішнійдіаметр d = 1,9 см.
1.Кінематична в'язкість в залежності від температури знаходиться за емпіричноюформулою Пуазеля:
.
2. Завідомому рівню Н (мм) за допомогою емпіричної залежності (для малогокалібрувального отвори
3. Середняшвидкість руху води в трубі знаходиться за формулою:
,
де S - площа поперечногоперерізу труби.
4. ЧислоРейнольдса для труби знаходиться за формулою:.
5. Середнєчисло Рейнольдса знаходиться як
