Порядок проведения опытов и обработка полученных результатов.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт транспортной техники и систем управления

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»

Г.Б.Гусев, А.Е. Казанцев

ГИДРОГАЗОДИНАМИКА

Часть I

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

«Гидрогазодинамика»

Москва - 2013

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Институт транспортной техники и систем управления

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»

Г.Б.Гусев, А.Е. Казанцев

ГИДРОГАЗОДИНАМИКА

Часть I

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний к лабораторным работам для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика».

МОСКВА – 2013

УДК 621.22

Г-96

Гусев Г.Б., Казанцев А.Е. ГИДРОГАЗОДИНАМИКА. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Гидрогазодинамика». Часть I. – М: МИИТ, 2013, - 24 с.

Методические указания соответствуют рабочей программе для специальности ПТЭ. Указания предназначены для выполнения студентами курса лабораторных работ по дисциплине «Гидрогазодинамика»

© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОКОЯ ЖИДКОСТИ ВО

ВРАЩАЮЩЕМСЯ СОСУДЕ

Цель работы: Экспериментальное определение координат свободной поверхности жидкости в свободно вращающемся сосуде.

Теоретические основы работы.

Если жидкость помещена во вращающийся сосуд, то на каждую её частицу действуют, в общем случае, не только силы инерции, силы давления и силы тяжести, но также и центробежные силы и силы трения. Благодаря силам трения, стенки вращающегося сосуда увлекают за собой жидкость и через некоторое время вся жидкость начинает вращаться вместе с сосудом с одинаковой угловой скоростью. Жидкость при этом находится в состоянии покоя по отношению к стенкам сосуда (состояние относительного покоя).

Как показывают теоретические исследования, образующаяся при вращении свободная поверхность жидкости, имеет вид параболоида. Поэтому, линия пересечения вертикальной плоскости, проходящая через ось вращения сосуда, со свободной поверхностью жидкости в сосуде является параболой, которая определяется следующим соотношением:

Z = (ω²/2g) · r² (1.1)

где Z - расстояние произвольной точки параболы свободной поверхности жидкости в метрах, отложенное от точки минимума параболы вдоль оси вращения сосуда;

ω – угловая скорость вращения сосуда, рад/сек;

g – ускорение свободного падения, м/сек²;

r – расстояние от данной точки параболы до оси вращения сосуда, м.

Описание лабораторной установки.

Принципиальная схемалабораторной установки представлена на рис. 1.1. Установка состоит из цилиндрического сосуда 1, который может приводиться во вращение электродвигателем 2 через редуктор 3 с различной угловой частотой ω.

Цилиндрический сосуд 1 на 2/3 своей высоты заполняется трансформаторным маслом. При равномерном вращении сосуда вокруг вертикальной оси свободная поверхность жидкости в сосуде принимает форму параболоида.

Для измерения координат точек кривой свободной поверхности жидкости в диаметральной плоскости сосуда предназначено устройство, содержащее измерительную иглу 4 икаретку 5. При вращении рукоятки 6 каретка 5, а, следовательно, и измерительная игла, перемещаются в горизонтальном направлении по шкале 7 в ту или иную сторону с помощью червячнойпередачи. Отсчет перемещений регистрируется с учетом реек 8 и 9, расположенных с правой и левой сторон каретки. Вертикальное перемещение измерительной иглы осуществляется при вращении рукоятки 10 с помощью ролика 11. На поверхнос­ти штока 12 измерительной иглы нанесена шкала 13, по которой с помощью дополнительной шкалы 14, расположенной рядом с окном каретки 5, регистрируются вертикальные координаты свободной поверхности жидкости.

Установка предусматривает возможность изменения частоты вращения сосуда в пределах от 40 до 160 об/мин.

Рис.1.1 Принципиальная схема установки.

Порядок проведения опытов и обработка полученных результатов.

После включения электродвигателя, спомощью рукоятки регулятора, расположенной на передней панели корпуса установки, устанавливается произвольная частота вращения сосуда.

После того, как жидкость в сосуде придёт в состояние покоя к стенкам вращающегося сосуда, производят соответствующие измерения с помощью иглы 4.

Дня этого враще­нием рукоятки 6 измерительную иглу устанавливают сначала в такое положение, чтобы ось ее совпадала с осью сосуда (отметка 0 по горизонтальной шкале). Затем вращением рукоятки 10 измерительную иглу опускают до соприкосновения её острия со свободной поверхностью жидкости производят отсчет по нониусу. После этого иглу поднимают вверх и перемещают в горизонтальном направлении (влево или вправо от оси сосуда) на I см и снова опускают до соприкосновения ее острия со свободной поверхностью. В основном положении делаютотсчеты со нониусу. Аналогичные измерения проводят для ряда других точек, расположенных вдоль радиуса сосуда (7-8 точек). Затем строят график зависимости Z = f(r), определяют частоту вращения сосуда.

Результаты измерений и расчетов заносят в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Уравнение поверхности вращения жидкости:

Z = (ω_СР²/2g) · r²= … · r²

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: