1474 (521733), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обработка результатов зкспернмента н нз анализ Па резузплатам измерений подсчитываются слсдующис ваяичнвы: ° расход воды — Д = ~~ /1; ° скоростной напор — )г,. '= ) з,фЕ) = )~ [л + РЯЖ)] '„ ° мсстшчя скорасчь — 1' = ч~2Ф ° средняя скорость в сечении — гр 0/ ° потсРЯ иапоРа от 1-го До 1 -го сечевнЯ- з~ зч ~ = Н ч Па основании внсссшплх в протокол показаний трубок Пито Н и пьсчомстрав л+ Р~~Р3) выпечпясчся иосгросние линии полного напора и ньсзамсгри гсской линни в кюклом нз проведенных опытов. Пример графического построения приведен ва рис.
4. Рис. 4. Пример графика, построенного па результатам эксперимента. Пиния полного напора изображается в нплс монотонно снижающейся кривой, что обусловлено наличием потерь пзпорз ~потерь зпсргви). 11ри злам пструлва заметить, что в расширяющейся части трубы ночери больше, чем па участке с)'женил.
Пьсзомстричсская линия имеет провал, который объясняется увеличением скорости и падением давления в месте сужения трубы и послелчощим уменьшением скаргюш и вочрасшвисм дазлспвя в расширякчшейся части трубы. Минимальное зпачспис гилростатнческого ввпара х + Р~(РВ) получается в чам сечении трубы, гле имеется минимальная площадь сечения и, сяегвамгельно, максимальная скоргють потока. Вертикальпыс отрезки между пьезомечрической ливией в ливней полноызд ь го панара прсдставлякп собой месгпыс скаросчныс напоры г г 1хЕ) . Лри увсшщснин расхода обе крввыс смсша[отся вверх и лидонзмешпотся: сцзл кривой полного павара делается болыпе вследствие увеличения лагерь наюргь а провзл пьезамечрической липни увеличивается вследствие увеличения скоростных напоров 1' пропорциональна квадрату расхода).
1 илрастатнческнй напор в узкога сечении ~рубы ири увеличении расхода умеиыпаегся в большей сгеиеии а связи с увсличснисл~ скоростного напора н паленнем давления, что и полтвсрждаст уравнение Бсрнузнпь Лпдорпторнпл рвоотз зй 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ Осионныс сведении Вазлюжигя лва режима течения жидкости в трубах: ламинариый и чурбученчвый Ламппарвый режим течения, или проста лоиинарное гнечение - зто слоистое течение без версмсшивапия живкосги и беч пульсации (колебаний) скоростей и давлений.
В частном случае - при ламинарном тсчсвнн жидкости в прямой трубе постоянного проходного сечения - все линии така ( траектории частиц) пзрзллелынз оси чрубы и. следовательно, прямолинейны. В общем же случае лвмнпзрпого течения - форма линий тока определяется конфигурагпгсй стенок, ограничивающих поток. Турбуьченгнное течение - зто течение, соправождшошссся перемешивапием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При турбулентном чечсвип лаижсиис отдельных часпщ является бсспарялачцым, а их траелтарин ивсют разнсюбрачный вид.
Наряду с основным продольным движением частицы жилкости вмс~ат и поперечные перемещения, что и вызывает псрсмешнвазие жидкости. )о Переход от одного рсжил~а течения к другому происходит при определенном соотношении мсжлу скоростью течения Р', диаметром трубы г1 и кииеыатзгческой вязкостью жидкости з' . Это безразмерное соогпо|иение, называемое крита юсскигэ числом Рсйпольдса, определяется по формуле Кс„, =-1'„,4~ и (4) гле: ~,г- кризнчсская скорость„соотвстстэуюгцая критическому числу Рсйиольлса при данных ьГ и р . Численное значение критического чпсяа Рсйпольдса для круглых труб ие зэвнсгп от диаметра трубы и вязкоспг и примерно равно Кс„„н 2300.
Этот критерий, харалгеризуклпий смену режима течения, имеет универсальное значение длл всех жидкостей н даже газов. Число Рсйиольдса может быть подсчитано не только по критической, но и по фэкг|юеской средней скорости и течения жндкости в данном сечении трубы Ке=ЩР.гч) В этом случае оно будет называться фактическим числом Рсйнольдсэ в данном сечении потока. Условием существования ламипарпого режима течения являетсл неравенство: Кс < К с„„ю сеть Ке < 2300. Это озэвчаег, что ламинарпьш режим имеет место при малых готиоснтельпо 2300) числах Рейнольдса, что обычно бывает нри малых скоростях, малых диаметрах юш болыинх вязкостях. Прн КП, находящемся в диапазоне от 2300 до 4000„имеет место переходная область между ламинарным и турбулентным рсжювмн, илн пс вполне развигь1й турбулентный режим. При КС > 4000 рожны течения обычно турбулентный.
Физический смысл числа Рейиояьлса заключается в том, что зто число есть величина пропорциональная отпошсиюо сил инерции к силам трения, вызываемым вязкостью. Имеютсл в виду сэмы, действующие н потоке жидкости иа гс илн нные сс объемы. Чгюло Рейиольдса имеет болыпое зпачепис в гидравлике, тэк как является основным критерием пшродипэмнчсского подобия напорных потоков, т.с. подобия потоков несжимаемой жидкости, которое складывается из геометрического, кинсматнчсского и динамического подобия. Цель работы и лье~элика зкспсрнмситэ Цель рабопл заключается в том, побы просмотреть режимы лечения жидкости в прозрачной стекалан трубе и опрелелигь стхпэстсгвуюшис нм числа! сйнольлса, Крб с к 0) Рнс.
5. Схема лабораторной установки. 32>П 128>(Д 8>! >гЕс!" (7) Основные сведения 1 '> Работа иронодится иа приборе, схсьм когорого представлена ва рнс. 5. Ои состои>. из резервуара с водой К от кон>рого отхолит стеюгянная труба 2 с краном 3 на конце, и сосуд 4 с водным раствором краски„которая может по трубке 5 вволнться тонкой струйкой внутрь потока воды в стеклянной трубс 2. Сначала ус>ананливастся малая скорость п<жока воды в трубе, при когорой вводимая в волу струйка краски ис перемешивается с ионой и сохраняется отчетливо вилнмой вдоль всей стеклянной трубы. Режим течения ирн этом нвляс>ся ламнпарцым.
Затем открытием крана 3 скорость волы увеличивается н устапавлнваетсл «акое течение, прн ко«ором делается заметным начало псремешнванпя струи и. слеловатсльпо, разрушение ламннарной структуры поюка. Это озиачаст переход ог нами нарпого режима течения к турбулентному.
Наконец, крапу 3 дается >юлнос открытие. скорость в трубе иолу >астся наибольшей, и наб>людаегся нито>юивпос перс>яеп>иванне краски с водой, т.с. ус«анавлннается турбулентный режим течения. В каждом из псрсчислснных .>3>ех случаев провзволится измерс>пзс объема воды Яг с помошыо мерного сосуда и времени его наполнения ио секундомеру 1, Кроме >топ> перел началом оиь>та измеряется температура воды в баке„в соотнотствин с которой выбирается зничеинс ее кинсматнческой вязкости Обработка рсзультжм>в зксперимвата ОГ>работю результа«ов экспернме>гга сводится к определению слелуюшнх вели пик ° расхода волы- О = И~ /1; ° скорости жидкости в трубе — Р = Д/5; ° числа Рейиоаьлса — И с = 1 о>> и, о ° г/ И гле г' кицсматичсская вязкость воды при дашюй температуре.
Лабпратпрпал рабпгаа )>и 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА НА ТРЕНИЕ ПО ДЛИНЕ В ПРЯМЫХ ТРУБАХ ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ Так называемые гидранлическис потери, т.с. потери полного напора ияи полной удельной механической энергии, обусловленные вязкостью жидкости, делятся иа лна вида: потери иа трение по ляпис и мсстныс потери. Потери па трсннс ио длине, рассматриваемые в данной работе, в чистом виде лозинка>о>.
н прямых трубах пос>олино>о иргоодпого сечения н обусловлены внутренним трением в жалкости. В этом случае скоросгь несжимаемой жидкости, как это слслуст и«уравнения раскола, осташся постоянной но всех сечениях потока вдоль «рубы постоянного диаметра. Следовательно умен>,и>сцие полной удельной энергии жидкое>и нроисходпт за счет уменыиеиия г««лросгатичсского напора (улсльпой потенциальной энергии) вдоль погока. Как показынают опыты потери иа трение по длине г> р г>рог>орцнональпы относительной длине трубы )7Г! н приблиимельно пропорциональны квадрату средней скорости К (ирн турбулентном режиме). Полому в гидравлике принято эти потери определять по формуле Дарод, которая имеет вил гле 2 - оезразмсрный коэффициент ир>х>орин>и>ю>ьпостп, получиви>ий пазла нвс козффнннент сопротивления ва трение по длине, нлн коэффициент Ларси, При ламинарном режиме течения потеря напора па трение но ш>нлс трубы про>юрцнональна скорости (и расходу) в первой степени и определяется законом Пуазсйля, который имеет вид." Если жс этот закон привести к нилу формулы Ларси, то будем иметь 7Р 64 "нг "л г! 2 .>лс л— Ке' (8) Пользуясь формулой )(арен прн ламинарном режиме, не следует забывать, что по«еря напора,,„в этом случае пропорциональна скорости г в первой с«специ.
Квадрат жс скорости в формуле (8) получен умножением н дслсннсм выражения (7) на 1 . Коэффнпвен«дл ири ламинарном режиме тече«шя пораню пропорционален числу Рсйнольдса, которое, в свою очередь. пропорционально скорости з' При турбулентном режиме течения в перлом грубом приближении коэффициент лт можно считать для лана>й «руби постоянным. а потерю напора - пропорциональной квадрату скорости. Однако, прн более точном полхоле, выявляется некоторая зависимость лт от скорое~и течения )г, диаметра трубы г1 и вязкосги жидкости н,т.е.
пг основного критерия пнгролииамичсского подобия - числа Рсйпольдса Кс = 1~с«)з' . Кролзс того, на значение Лт при определенных условиях течения влияет относительная шсроховатосп. внутренней поверхности трубы, равная аз но|пению средней аысозы б)зззркоа й~ерохоакгосги Л к диаметру тр~ оы И, '!'аким образом. в общем случае Д„„=- «р(К е, Ь/г11) Однако, влияние величии Ке и Ь/а па Аг а различных по степени турбулизай~и ~ото~а~ разное. Прн турбуяецтиом режиме течения разлнчшот слслуюшис три области сопротпвлсния: - первая обжкьзь - область зндраплнчсскн глинкин труб - в ней коэффициент 4 от шероховатости не зависит, а определяется лишь числом Рейпольдса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
