Лабораторная работа N3

Тольяттинский государственный университет

Кафедра “ Энергетические машины и системы управления”

Лабораторная работа N3

“Исследование режимов движения жидкости”

Студент:

Группа:

Преподаватель:

Тольятти 2013г.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Визуальное наблюдение ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости. Определение значений числа Рейнольдса, соответствующих ламинарному и турбулентному режимам течения жидкости.

2. ЛАМИНАРНЫЙ И ТУРБУЛЕНТНЫЙ РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

При движении жидкости в трубопроводе могут возникать два режима течения, которые значительно отличаются один от другого.

При ламинарном режиме движения отдельные частицы жидкости перемещаются в трубе параллельно её стенкам, поперечные перемещения при этом отсутствуют. Если мы в такой поток будем подавать через тонкую трубку краску, то краска будет перемещаться тонкой струйкой, параллельно стенкам трубы, не смешиваясь с остальным потоком воды (рис.4.1а.).

а) б)

Рис.1. Характер движения воды в трубе:

а) ламинарный режим; б) турбулентный режим.

Турбулентный режим движения характеризуется наличием поперечных перемещений частиц жидкости по всему потоку, которые движутся по произвольным траекториям. Имеют место также пульсации скоростей и давления в каждой точке потока. При введении краски в такой поток отдельные частицы краски распространяются по всему объему трубы, равномерно окрашивая всю массу жидкости (рис.4.1б).

Режим движения жидкости зависит от следующих параметров потока: средней скорости движения u, внутреннего диаметра трубы d и кинематического коэффициента вязкости n.

Критерием, определяющим режим движения жидкости, является число Рейнольдса

. (4.1)

Смена режима движения жидкости с ламинарного на турбулентный происходит при числах Рейнольдса от ≤ 2000 (нижний критический предел) до ≥ 10000 (верхний критический предел). При значениях числа Рейнольдса в пределах 2000 < Re < 10000 могут наблюдаться и ламинарный, и турбулентный режимы, которые будут неустойчивы. Область неустойчивого течения называется переходной зоной.

На практике для упрощения расчётов принимают, что при Re < 2320 – режим течения ламинарный; при Re ≥ 2320 – турбулентный.

Зная скорость движения жидкости, её вязкость и диаметр трубы, можно найти число Re, и сравнив его с Re_кр, определить режим течения жидкости.

Отличие турбулентного потока от ламинарного приведено в табл.4.1.

На практике встречается и ламинарный, и турбулентный режимы движения жидкости. Ламинарный режим чаще имеет место тогда, когда по трубам движутся вязкие жидкости (масла), турбулентный – при течении маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин и др.).

3. ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1. Установить последовательно ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости в трубе.

2. Определить число Рейнольдса для каждого режима движения.

Таблица 1

Параметры потока	Ламинарный режим	Турбулентный режим
Визуальные наблюдения	Частицы перемещаются параллельно стенкам трубы	Частицы перемещаются как в продольном, так и в поперечном направлениях
Коэффициент Кориолиса	a = 2	a = 1
Потери энергии по длине	Потери пропорциональны скорости в первой степени	Потери пропорциональны скорости во второй степени
	Теплообмен	Теплообмен осуществляется за счет теплопроводности	Теплообмен осуществляется за счёт теплопроводности и конвекции
	Распределение скорости	Параболический закон распределения скоростей	Логарифмический закон распределения скоростей

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.

Рис.2. Схема рабочего участка лабораторной установки

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Включаем вентиль 4 и 5.

2. Регулируя вентиль 4 и устанавливая соответствующий напор в пьезометрах 1 и 2 снимаем показание ротаметра 3.

3. Определяем расход воды в трубе по графику.

4.Средняя скорость в трубе

,

где S – площадь сечения трубы , d = 1,75см.

10.Определяем число Рейнольдса по формуле (1). Коэффициент кинематической вязкости υ можно принять в зависимости от температуры по таблице.

.

Результаты расчета заносим в табл.2.

Таблица 2

№ пп	Время t,с	Показания пьезометров	Скоростной напор hV, см	Скорость на оси u max см/с	Расход   Q, см^3/с	Средняя скорость uср, см/с	Число   Re		Режим
h1, см	h2, см

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какое движение жидкости называется ламинарным и какое – турбулентным?

2. От каких параметров зависит режим движения жидкости в трубе?

3. Когда имеет место переходный режим (зона)?

4. Как изменяется число Рейнольдса при увеличении температуры движущейся жидкости?

5. В чём состоит отличие ламинарного режима от турбулентного?

Дата добавления: 2015-12-08