МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. Визуальное наблюдение режима течения жидкости проводится на приборе Рейнольдса (рис

Визуальное наблюдение режима течения жидкости проводится на приборе Рейнольдса (рис. 2).

Прибор состоит из напорного бака 1, в который поступает вода по трубопроводу, снабженному вентилем 2. Для поддержания в баке постоянного уровня воды имеется сливная труба 8. Уровень воды в баке контролируется с помощью мерного стекла 9. К баку подсоединена стеклянная труба 3, в конце которой имеется вентиль 4 для регулирования расхода воды. Над баком 1 установлен кольцевой сосуд 5 с подкрашенной жидкостью. К днищу сосуда подключена трубка 6 с краном 7, при помощи которого регулируется расход подкрашенной жидкости. Открытый отогнутый конец трубки 6 установлен по оси трубы 3. Прибор снабжен качающимся водомером 10, служащим для определения расхода воды через трубу 3. На трубе 3 имеются отводы к пьезометрам 11 и 12. Пьезометры предназначены для определения потерь напора в трубе 3 на фиксированном участке.

Визуальные наблюдения режимов течения воды в стеклянной трубе основаны на виде окрашенной струйки. Для установления ламинарного режима течения необходимо обеспечить малый расход воды через стеклянную трубу, а для создания турбулентного режима течения следует увеличить расход воды. При определении числа Рейнольдса вычисляется средняя скорость потока ω и кинематический коэффициент вязкости n.

Рис. 2. Схема прибора Рейнольдса

Среднюю скорость вычисляют по формуле:

ω = (3.5)

Расход Q в этой формуле, измеренный объемным способом, равен:

Q = (3.6)

где n – число качаний водомера за время τ (с); V – объем полости качающегося водомера, м³; S – площадь живого сечения потока в стеклянной трубе, м².

Значение кинематического коэффициента вязкости воды n в зависимости от ее температуры определяется по формуле Пуазейля:

ν (3.7)

где t – температура воды в градусах Цельсия, ^оС.

Порядок выполнения работы на экспериментальной установке:

1. Наполнить напорный бак 1 водой и измерить температуру воды t.

2. При минимально возможном открытии вентиля 4 регулируется подача воды в бак 1 так, чтобы непрерывно работал слив 8.

3. Установить краном 7 подачу подкрашенной жидкости в трубу 3.

4. Визуально оценить вид подкрашенной струйки и по нему режим течения жидкости, определить число качаний водомера, замерить время цикла (цикл - одно двойное качание водомера) и занести данные эксперимента в таблицу.

5. Увеличить расход воды путем большего открытия вентиля 4, обеспечивая при этом непрерывную работу слива 8, установить подачу подкрашенной жидкости в трубу 3 и вновь визуально оценить вид подкрашенной струйки и замерить время цикла водомера.

6. Опыт повторить при трех различных расходах воды, при этом каждый раз необходимо увеличивать открытие вентиля 4. Последний опыт проводится при полностью открытом вентиле 4.

7. Для каждого из опытов по приведённым выше формулам вычислить значение числа Рейнольдса. Сопоставляя полученные значения Re с критическими их значениями, установить режим течения воды и результаты внести в таблицу 4.

8. В выводах по работе сопоставить полученные значения Re с наблюдаемыми режимами течения жидкости и по результатам оценить экспериментальное критическое значение Re_кр. Сравнить его с известным из литературы значением критерия.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: