Исследование смены режимов течения.
Определение критических чисел Рейнольдса

Тип работы:
Лабораторная работа
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Лабораторная работа 1

Тема: «Исследование смены режимов течения. Определение критических чисел Рейнольдса»

Цель работы

Демонстрация режимов течения жидкости и экспериментальное определение критических чисел Рейнольдса для труб круглого сечения.

Основные сведения

Режим течения определяется соотношением возмущающей течение силы инерции и стабилизирующей течение силы вязкости. Отношение этих сил выражается безразмерным числом Рейнольдса:

,

где — средняя скорость течения жидкости по сечению трубы;

L — характерный линейный размер поперечного сечения, заполненного жидкостью (так называемого «живого сечения») для труб круглого сечения L=d;

— кинематическая вязкость.

Средняя скорость находится по формуле

,

где Q — расход потока, т. е. объем жидкости, протекающий за единицу времени через данное сечение потока, площадь которого равна S. Возможны два принципиально отличающихся режима течения жидкости, получивших название ламинарного (слоистого) и турбулентного (бурного, возмущенного) режимов. При достаточно малых скоростях основного потока, когда число Рейнольдса меньше определенного критического (Re < Reкр), инерционная сила незначительна по сравнению с силой вязкости, которая упорядочивает движение жидкости, создавая ламинарное движение. При этом окрашенная струйка, введенная в поток, вытягивается вдоль течения в виде тонко очерченной линии. При Re Reкр форма окрашенной струйки резко меняется — она приобретает вид более или менее отчетливых завитков. Такая картина отвечает начальной стадии развития турбулентности, а момент ее появления — началу перехода от ламинарного режима к турбулентному (переходный режим). При Re > Reкр силы инерции преобладают над силами вязкости, и наступает вполне развитая турбулентность. Критическое число Рейнольдса, как правило, заключено в некоторых пределах: Reкр.н. ? Reкр? Reкр. в, где Reкр.в.  — максимальное критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный; Reкр. н — нижнее критическое число Рейнольдса, т. е. минимально возможное число, соответствующее переходу турбулентного режима в ламинарный.

Установление режима движения имеет большое практическое значение, так как он определяет важнейшие характеристики потока, как распределение скоростей, гидравлическое сопротивление, теплоотдачу и др.

Описание установки

Установка Рейнольдса (рис. 1) состоит из напорного бака 1, прозрачной трубы 2 круглого сечения с плавным входом, промежуточного бака 3 с регулирующим краном 4, расходомерного устройства 5, а также системы подачи и слива рабочей жидкости (воды) и системы подачи краски. Промежуточный бак 3 предназначен для устранения влияния крана 4 на распределение скоростей в трубе 2. Расходомерное устройство 5 представляет собой емкость, в днище которой находятся калибровочные отверстия с насадками. При том или ином расходе, поступающем в емкость из крана 4, жидкость в расходомером устройстве 5 устанавливается на определенном уровне, который отсчитывается по шкале. По полученному уровню Н с помощью экспериментальных (тарировочных) зависимостей вычисляют расход Q. Такие устройства для измерения расхода называются данаидами.

Обработка данных:

течение жидкость рейнолдс труба

Таблица 1

№ опытов

Температура t, С

Кинематическая вязкость ?, см2

Уровень в мерном бачке Н, мм

Расход Q, см3

Средняя скорость

см/с

Число Рейнольдса

Режим по визуальным наблюдениям

1

2

3

4

5

6

7

8

1

20

0,1 007

25

13,489

4,766

899

Л

2

20

0,1 007

205

36,307

12,829

2435

Л> Т

3

20

0,1 007

260

39,810

14,067

2654

Т

4

20

0,1 007

170

33,113

11,700

2207

Т> Л

Внутренний диаметр d = 1,9 см.

1. Кинематическая вязкость в зависимости от температуры находится по эмпирической формуле Пуазеля:

.

2. По известному уровню Н (мм) с помощью эмпирической зависимости (для малого калибровочного отверстия

3. Средняя скорость движения воды в трубе находится по формуле:

,

где S — площадь поперечного сечения трубы.

4. Число Рейнольдса для трубы находится по формуле:.

5. Среднее число Рейнольдса находится как

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой