Отчет по лабораторной работе №1 «Режимы течения жидкости» - файл

скачать (119.4 kb.)


Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

Факультет Энергомашиностроения и автомобильного транспорта

Отчет защищен с оценкой ________________________

Преподаватель ___________________ Капишников А.В.

«____»_______________________2021г.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

«Режимы течения жидкости»

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

Студент группы ЭМ-92 Левченко Д.О.

Преподователь Капишников А.В.

БАРНАУЛ 2021

ВВЕДЕНИЕ

В данной лабораторной работе изложены краткие теоретические сведения о режимах течения жидкости, критерии Рейнольдса, дано описание установки, выполнения работы и обработки опытных данных. Целями данной работы являются:

-закрепление, углубление и расширение знаний студентов по теме: «Режимы течения жидкости»;

-изучение методики определения режимов течения жидкости;

-установить от каких величин зависит режим течения жидкости.

I ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ



    1. Предмет и содержание работы

При расчетах технологических процессов, связанных с движение жидкостей, необходимо учитывать движения потока.

На примере жидкости, пропускаемой по трубопроводу, можно установить существование двух режимов течения – ламинарного и турбулентного. Обычно при малых скоростях (и малых диаметрах трубопровода) элементарные струйки жидкости движутся параллельно не перемешиваясь. Такое течение называется ламинарным

При больших скоростях наблюдается поперечное перемешивание струек жидкости за счет образования вихрей. Это - турбулентный режим течения.

Для установившегося потока при ламинарном течении скорость в каждой точке жидкости, а при турбулентном течении – колеблется около среднего значения ( за счет пульсации, т.е. изменения своего значения и направления во времени). Распределение скоростей по поперечному сечению трубопровода при ламинарном течение происходит по параболе, причем средняя скорость потока составляет 0.5 от максимальной ( по оси потока). При турбулентном течении изменение скоростей в этих же условиях идет более пологой кривой, и средняя скорость составляет 0.8-0.9 от максимальной.

Характер движения жидкости, зависит, как показали опыты не только от средней скорости потока (U, м/с), но и от геометрических размеров потока (эквивалентного диаметра трубопровода dэ , м), вязкости ( м2/с) и плотности (ρ кг/м3) жидкости. Влияние перечисленных параметров потока на характер движения определяется значение критерия(числа) Рейнольдса.

Re=U*dэ/ (1.1)


Здесь dэ=4F/П

Где F – площадь живого сечения потока, м2;

П – смоченный периметр, м

Критерии Рейнольдса показывают соотношение сил инерции, характеризующихся скоростью потока и его размерами, и сил внутреннего трения, характеризующихся вязкостью потока.

Установлено что для ламинарного режима численное значение числа Рейнольдса всегда меньше, а для турбулентного режима – всегда больше некоторого определенного критического значения. Например для прямых труб критическое значение Рейнольдса Reкр=2300

Необходимо отметить, что приведенное критическое значение является условным т.к. трудно обнаружить резкий переход от ламинарного режима к турбулентному. В действительности обычно наблюдается так называемая переходная область. Численные значения для критерия Рейнольдса для переходной области находится в пределах 2300÷10000. При Re> 10000 режим потока становится развитым(устойчивым) турбулентным.

1.2. Описание установки
До настоящего времени для демонстрации режимов течения жидкости используется принципиальная схема установки, предложенная английским физиком О.Рейнольдсом. Установка (рисунок 1) состоит от расходного 1 и уравнительного 10 баков, соединенных между собой стеклянной трубкой 11 для визуального изучения режимов движения





















Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1-расходный бак; 2 7 12 –вентиль; 3 - сливная воронка; 4 – термометр; 5 – зажим; 6 – банка с краской; 8 – поплавок; 9 – ротаметр; 10 – уравнительный бак; 11 – стеклянная трубка.

Подкрашенная жидкость поступает из банки 6, толщина струйки регулируется зажимом 5. Установка оборудована ротаметром 9 для определения расхода жидкости и термометром 4 для регистрации температуры.

Порядок выполнения работы:

Открыть вентиль 2 и заполнить водой из водопровода расходный 1 уравнительный 10 баки. Когда в расходном баке установится определенный уровень воды, а излишки ее начнут сливаться в канализацию через сливную воронку 3, вентиль 2 закрыть.

Открыть вентиль 7 так, чтобы верхняя кромка поплавка 8 ротаметра установилась на деление «10»

Регулирую открытие режима 5, добиться четкого очертания подкрашенной струйки.

Снять показания ротаметра 9 и термометра 4, занести в таблицу 1. Описать форму окрашенной струйки.

Открытием вентиля 7 увеличить расход воды через трубку 11, настолько , чтобы поплавок ротаметра переместился на 10 делений. Снять показания приборов и описать форму струйки.

Опыты выполнять до тех пор, пока поплавок не займет крайнее верхнее положение. В ходе опыта зафиксировать момент нарушения устойчивости ламинарного движения (окрашенная струйка становится волнистой) и переход его в турбулентный (окрашенная струйка разрушается и смешивается с основным потоком).

На протяжении всех опытов следить за тем, чтобы уровень воды в расходном баке 1 не опускался ниже воронки 3, что достигается постепенным открытием вентиля 2.





















Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 1.

№ опыта

Время

Показания ротаметра в делениях

t⁰,C

Примечание (форма и окраска струйки)

1

10:48

10

20,5

Струйка ровная

2

10:49

20

Струйка не ровная

3

10:50

30

Струйка расходящаяся

4

10:51

40

Завихрения

5

10:52

50

Завихрения

6

10:53

60

Сильные завихрения

7

10:54

70

Сильные завихрения

8

10:55

80

Сильные завихрения

9

10:56

90

Перемешивание

10

10:57

100

Сильное перемешивание




















Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Обработка и анализ полученных результатов

Определение расхода воды Q по показаниям ротаметра 9 и тарировочному графику (рисунок 2).

Определение средней скорости потока в стеклянной трубке

U = 4Q/πd2вн

Где d2вн – внутренний диаметр трубки; dвн= 0,027 м.



Определение динамического коэффициента вязкости для воды по эмпирической формуле Пуазейля:



где t - температура воды, ⁰С



μ0 - динамический коэффициент вязкости при 0⁰С.

μ0 = 1.79*10-3 Па*с



Определения кинематического коэффициента вязкости для воды

, м2

Плотность воды ρ=1000 кг/м3.



м2/с.

Определение числа Рейнольдса по формуле 1.1
























Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 2


№ опыта

Q л/ч

Qx10-43

Ux10-3,м/с

Re

Режим течения жидкости

1

40

11.1

19.39

524

Ламинарный

2

54

15.0

26.20

707

Ламинарный

3

68

18.8

32.84

887

Ламинарный

4

83

23.0

40.17

1085

Ламинарный

5

98

27.2

47.51

1283

Ламинарный

6

113

31.4

54.84

1481

Ламинарный

7

128

35.5

62.00

1674

Ламинарный

8

144

40.0

69.86

1886

Ламинарный

9

159

44.2

77.20

2084

Ламинарный

10

175

48.6

84.88

2291

Ламинарный
Анализируя полученные значения Re, сделать выводы о режиме движения жидкости сравнить их с результатами визуальных наблюдений

Сделать вывод о моменте смены режимов и численном значении Reкр
























Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Заключение

В результате проведенной лабораторной работы я обнаружил, что поток жидкости не достигает скорости, необходимой для перехода турбулентном режиму.

Список литературы

1. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика: Учебник для вузов по специальности: «Гидравлические машины и средства автоматики» ,2-е изд, перераб. И доп – М: Машиностроение, 1987. 439 с.

2. Фурсов И.Д. Методические указания по выполнению текстовых и графических документов студентам специальности 101300 на кафедре «Котло- и реакторостроение» / Алт. гос. тех. ун-т им И.И.Ползунова – Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2006. -41 с.





















Лист
















3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации