Описание установки и методика выполнения работы
2.1 Установка (рисунок 2.2) включает в себя расположенную горизонтально стеклянную трубу 2 (d = 0,9 см), в которой и изучается движение воды при различных режимах, напорный бак 1, емкость 6 с раствором красителя, подаваемого открытием краника по трубке во входное сечение трубы 2. Для измерения расхода воды в трубе 2 служит мерная емкость 5 и секундомер 7.
Вода в напорный бак 1 подается по питающему трубопроводу. Для поддержания уровня воды в баке 1во время опытов на постоянной отметке имеется переливное устройство. Температура воды в баке 1 измеряется термометром.
Регулирование расхода воды, следовательно, и средней скорости ее движения в трубе 2, осуществляется краном 4. На опытной трубе 2 имеются пьезометры 3 для определения потерь напора по длине (по разности их показаний).
Рисунок 2.2 ─ Схема и состав лабораторной установки
2.2 Выполнение работы
Опыт №1. Исследование характера движения жидкости в трубе.
1. Открыть вентиль на трубопроводе и наполнить водой бак 1 настолько, чтобы переливное устройство начало работать.
2. Открыть незначительно кран 4 на опытной трубе 2, чтобы скорость движения воды в ней была небольшой (вода из трубы 2 должна течь тонкой струйкой).
3. Приоткрыть краник и подать из емкости 6 в трубу 2 небольшое количество раствора красителя, чтобы окрашенная струйка воды представляла собой отчетливо выраженную нить по всей длине трубы.
4. Измерить с помощью мерного сосуда 5 и секундомера 7 расход воды Qв трубе таким, чтобы время наполнения составляло не менее 20…30 секунд.
5. Измерить температуру воды в баке 3 термометром.
6. Результаты измерений записать в таблицу 2.1.
7. Увеличить открытием крана 4 скорость движения воды в трубе 2, но так, чтобы окрашенная струйка жидкости сохранялась, т. е. чтобы режим остался ламинарным, и, выполнив аналогичные измерения, что и в первом опыте, записать их результаты в таблицу 2.1.
8. Дальнейшим увеличением открытия крана 4 создать в трубе 2 турбулентный режим (об этом будет свидетельствовать интенсивное перемешивание с водой раствора красителя, подачу которого следует увеличить, чтобы эффект был ярче) и выполнить третий и четвертый опыты так, как описано выше. После чего закрыть краник, подающий краситель и кран 4.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 2.1.
Опыт № 2. Найти зависимость потерь напора по длине трубопровода от средней скорости движения жидкости.
1. Сделать ещё девять аналогичных опытов, увеличивая в каждом после дующем опыте открытие крана 4 так, чтобы разность показаний пьезометров 3 (потеря напора по длине ) при этом возрастала примерно в 1,5…1,6 раза. Результаты измерений записать в таблицу 2.2.
2. Выполнить все вычисления, предусмотренные таблицами 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1 ─ Результаты измерений и вычислений
№
| Наименование и обозначения измеряемых и вычисляемых величин
| Номер опыта
| Ламинарный
режим
| Турбулентный режим
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Объём воды в мерном сосуде , см3
|
|
|
|
|
|
|
|
| Время наполнения объёма , с
|
|
|
|
|
|
|
|
| Расход воды , см3/с
|
|
|
|
|
|
|
|
| Внутренний диаметр стеклянной трубы , см
|
|
|
|
|
|
|
|
| Площадь поперечного сечения трубы , см2
|
|
|
|
|
|
|
|
| Средняя скорость движения воды , см/с
|
|
|
|
|
|
|
|
| Температура воды, °С
|
|
|
|
|
|
|
|
| Кинематический коэффициент вязкости воды (по справочнику), см2/с
|
|
|
|
|
|
|
|
| Число Рейнольдса
|
|
|
|
|
|
|
|
| Критическое число Рейнольдса (по справочнику)
|
|
|
|
|
|
|
| 2.3 Обработка результатов эксперимента
1. Построить в масштабе по данным таблицы 2.2 график (рисунок 2.3) и определить с его помощью критическую скорость , а через неё и , а также показатели степени и и коэффициенты пропорциональности и .
2. Дать заключение по результатам работы
Таблица 2.2 ─ Результаты вычислений
№ позиций
| Наименование и обозначения измеряемых и вычисляемых величин
| Номера опытов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Объём воды в мерном сосуде , см3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Время наполнения , с
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Расход воды , см3/с
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Внутренний диаметр
трубы , см
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Площадь поперечного сечения трубы , см2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Средняя скорость потока , см/с
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Логарифм средней скорости
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Отметка уровня воды в пьезометре 1,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Отметка уровня воды в пьезометре 2,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Потеря напора по длине
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Логарифм потерь напора по длине
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Температура воды, °С
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Кинематический коэффициент вязкости воды (по справочнику), см2/с
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 Основные контрольные вопросы
1. Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности.
2. Поясните, что такое критерий Рейнольдса, и назовите факторы, от которых он зависит.
3. Поясните, что такое критическое число Рейнольдса?
4. Поясните, каким образом при гидравлических расчётах определяют режим движения жидкости и, с какой целью?
5. Поясните, что такое критическая скорость, от каких факторов она зависит и как её определяют?
6. Напишите и поясните аналитические зависимости потерь напора по длине от средней скорости потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
7. Изобразите график зависимости потерь напора по длине от средней скорости (в логарифмических координатах) и дайте пояснения к нему.
Рисунок 2.3 - Логарифмическая зависимость значений потерь напора от значений скорости
Лабораторная работа № 3
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|