Механика жидкости и газа, гидропневмопривод: Учебно-методический комплекс (Содержание курса. Планы практических занятий и лабораторных работ. Вопросы к зачету), страница 9

Задание на самостоятельную подготовку к занятию:

1. По материалам учебного пособия [1] (с. 67–72) изучить сущность и причины формирования двух режимов движения жидкости: ламинарного и турбулентного. Уяснить сущность числа Рейнольдса как критерия режима; величины, входящие в формулу . Изучить методику экспериментального определения средней скорости движения жидкости и расчета числа Рейнольдса.

2. Быть готовыми ответить на следующие контрольные вопросы:

·  Какие существуют режимы движения жидкости, в чем заключаются их сущность и отличительные характеристики?

·  Как определить число Рейнольдса опытным путем?

·  Как экспериментально определить среднюю скорость потока жидкости?

·  Факторы, определяющие потери на трение по длине трубопровода.

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа включает в себя проверку подготовленности студентов к занятию и отработку трех учебных вопросов:

1. Установление опытным путем наличия двух режимов движения жидкости.

2. Определение значений чисел Рейнольдса.

3. Анализ результатов эксперимента и подготовка отчета.

В порядке отработки первого учебного вопроса записать в рабочих тетрадях название лабораторной работы и ее цели. Изучить устройство стенда для определения режима движения жидкости и изобразить в рабочей тетради его схему.

Записать в рабочей тетради исходные данные, измеряемые расчетные величины и расчетные формулы.

По указанию преподавателя занять рабочие места и приступить к выполнению эксперимента. Записать результаты измерений времени расхода воды t. После выполнения измерений на двух режимах приступить к определению расчетных величин, анализу полученных результатов и составлению отчета по лабораторной работе.

При проведении эксперимента организуются следующие рабочие места:

№ 1 – управление краном подачи воды в напорный резервуар;

№ 2 – контроль уровня воды в напорном резервуаре;

№ 3 – управление краном слива воды из трубы;

№ 4 – управление краном подачи окрашенной жидкости;

№ 5 – установка мерного сосуда;

№ 6 – измерение времени заполнения мерного сосуда.

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 8) включает в себя резервуар 1, к которому присоединена стеклянная труба 4, на выходе из которой установлен сливной кран 5.

Рис. 8

Резервуар 1 заполняется водой до уровня Н = const при закрытом сливном кране 5. По мере открывания крана в трубе 4 возникает движение воды. При этом скорость зависит от степени открывания крана 5. Средняя скорость движения воды может быть определена по расходу, измеряемому временем заполнения мерного сосуда 6 известной емкости.

Для визуального наблюдения за структурой потока путем открывания крана на выходе из бачка 2 в насадок 3 подается красящее вещество.

При незначительной степени открывания крана 5 устанавливается минимальная скорость движения воды, что является условием формирования ламинарного режима движения жидкости. С увеличением проходного сечения крана 5 расход, а следовательно, и скорость движения воды возрастают и режим переходит в турбулентный, что можно наблюдать по изменению формы и структуры струи красящего вещества.

Исходные данные, измеряемые величины, расчетные формулы

Исходные данные:

Геометрический напор воды в резервуаре Н = 0,8 м.

Внутренний диаметр стеклянной трубки d = 3,2 см.

Внутренний диаметр мерного сосуда Dм.с = 17 см.

Высота мерного сосуда hм.с = 14 см.

Кинематический коэффициент вязкости n = 1 × 10-6 м2/с.

Измеряемая величина:

Время заполнения мерного сосуда tс.

Расчетные величины и формулы для определения:

Объем мерного сосуда:

 м3.

Живое сечение трубы 4:

 м2.

Расход воды:

 м3/с.

Методика выполнения эксперимента

1.  Открыть кран подачи воды в резервуар 1 и заполнить его до уровня сливной трубки. Отрегулировать степень открытия крана подачи воды, при котором обеспечивается постоянный уровень Н в резервуаре.

2.  Отвернуть сливной кран 5 на 1…2 оборота, обеспечив минимальный расход воды через трубу 4.