Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Турбулентний і ламінарний режими руху рідиниСтр 1 из 7Следующая ⇒
В природі існує два режими руху рідини: ламінарний і турбулентний. При ламінарному режимі потік рідини рухається окремими струменями і траєкторії окремих частин між собою не перетинаються. При турбулентному режимі руху всі струмені перемішуються і траєкторії руху частин набувають дуже складної форми, перетинаючись між собою. В 1883 році англійський фізик Осборн Рейнольдс опублікував результати своїх експериментальних досліджень, які ілюстрували наявність в природі двох вказаних режимів руху рідини. О. Рейнольдс виконував свої досліди на спеціальному приладі, принципова схема якого до теперішнього часу використовується для демонстрацій режимів руху (рисунок 1.1). Рисунок 1.1. - Прилад для демонстрації режимів руху рідини
Такий прилад складається із великого бака 1, заповненого рідиною, і невеликого бачка 2, в який наливається фарбник. Із бака 1 виходить кругла скляна трубка 3 постійного діаметру d. Трубка 3 має на кінці кран 4, який дозволяє регулювати витрати рідини через трубку 3. Вимірювання витрат рідини проводиться за допомогою мірного посуду 7. Трубка 3 для забезпечення плавного входу в неї рідини має лійку, до якої із бачка 2 підведена тонка трубка 5, що має зверху кран 6. Через трубку 5 поступає фарбник із бачка 2 у вхідну лійку трубки 3 і проходить підфарбовування рідини під час досліду. Дослід, як правило, починається з малих швидкостей. Для цього кран 4 відкривають до малого отвору і одночасно пускають зафарбовану рідину через трубку 5. При цьому в трубці 3 видно зафарбований струмінь S-S (рисунок 1.2, а), який чітко виділяється серед рідини, що рухається. Решта рідини фарбуватись не буде. Якщо пустити фарбу в кількох точках вхідної лійки, то ми отримаємо кілька зафарбованих струменів, що не перетинаються між собою, як це показано на рисунку 1.2, б. Частини рідини, що рухаються в струмені S-S не перетинаються з частинами сусідніх струменів, і в даному випадку спостерігається струменевий рух, що називається ламінарним. Рисунок 1.2. - Ламінарний режим руху рідини.
Продовжуючи дослід, відкривають кран 4 на більшу величину і отримують тим самим більші середні швидкості в скляній трубці. При цьому до певної межі характер зафарбованого струменя змінюватись не буде. Однак, по мірі збільшення середньої швидкості струмінь почне скривлюватись, мати хвилястий характер з місцевими розривами.
При певній швидкості струмінь зовсім пропаде, і вся маса рідини в скляній трубці 3 буде зафарбованою, правда, більш блідно, чим до цього був зафарбований окремий струмінь. В даному випадку відбувається порушення струменевого руху, і ламінарний режим переходить в турбулентний. Турбулентний режим, схема якого показана на рисунку 1.3, характеризується інтенсивним перемішуванням потоку рідини в результаті руху частин по дуже складним траєкторіям. Частини переміщуються поперек потоку, здійснюючи дуже складні шляхи при своєму загальному русі вперед. Рисунок 1.3. - Турбулентний режим руху рідини
Описаний дослід демонструє перехід ламінарного режима руху в турбулентний при досягненні визначеної середньої швидкості. Даний дослід можна провести і в зворотньому напрямку, починаючи з великих швидкостей і поступово їх зменшувати. При цьому спочатку вся маса рідини буде зафарбованою і спостерігатиметься турбулентний режим. По мірі зменшення швидкості почне з’являтися зафарбований струмінь, який потім прийме стійку форму, що відповідає ламінарному режиму. Процес переходу одного режиму руху в інший не являється зовсім зворотнім: Ламінарний режим переходить в турбулентний при значно більших швидкостях, чим ті, при яких турбулентний режим переходить в ламінарний. Ламінарний режим спостерігається при русі в’язких рідин (нафти, бітума, мастил і т.д.), а також при русі води через тонкі капілярні трубки. Дуже часто зустрічається турбулентний режим. Так, наприклад, рух води в водопровідних трубах, в різного роду напірних водоводах, в каналах, в ріках і т. д. при звичайних швидкостях майже завжди носить турбулентний характер. Критерієм для визначення режиму руху являється безрозмірне число Рейнольдса. Для труб круглого перерізу число Рейнольдса визначається по формулі: Re = , де v – середня швидкість руху рідини; d – діаметр труби; γ – кінематичний коефіцієнт в’язкості рідини. В результаті проведення дослідів встановлено, що при заданому діаметрі трубки d і коефіцієнті кінематичної в’язкості , перехід одного режиму в інший проходить при визначеній середній швидкості потоку. Розрізняють дві критичні швидкості: верхню vкр. в . і нижню vкр. н.. При верхній критичній швидкості ламінарний режим руху переходить в турбулентний; при нижній – турбулентний режим переходить в ламінарний. При цьому завжди верхня критична швидкість білша нижньої.
Для визначення значень критичної швидкості Рейнольдс запропонував наступну формулу: vкр. = , де γ – кінематичний коефіцієнт в’язкості рідини. Rе кр . – критичне число Рейнольдса, постійне для всіх рідин, яке відповідає критичній швидкості. d – діаметр труби. Дуже важливим є встановлення верхнього і нижнього критичних чисел Рейнольдса Rе кр. в і Rе кр. н, що відповідають верхнім і нижнім критичним швидкостям. В результаті проведених експериментів були встановлені наступні значення вказаних величин для труб круглого перерізу при напірному режимі руху рідини: Rе кр. в = 13800; Rе кр. н = 2320. Відповідно верхня і нижня критичні швидкості можуть бути представленітак: vкр.в = ; vкр.н = . Із залежностей видно, що верхня критична швидкість майже в 6 раз більше нижньої. Для безнапірного руху рідини Rе кр. в = 560.
Порядок виконання роботи 1. Відкрити кран 4, що знаходиться на кінці трубки 3 на незначну величину, та кран 6, щоб підфарбована рідина попадала в трубку 3. 2. Збільшуючи витрати рідини за допомогою крана 4 спостерігати перехід ламінарного режиму руху рідини в турбулентний. 3. Заміряти витрати рідини, при яких проходить перехід ламінарного режиму руху в турбулентний. 4. Розрахувати середню швидкість руху за формулою: v = = (м/сек), де Q – витрати рідини в м3/с, ω – переріз трубопроводу в м2. 5. Зменшуючи витрати рідини за допомогою крана 4 домогтися переходу турбулентного режиму руху рідини в ламінарний та заміряти витрати рідини при переході з турбулентного режиму в ламінарний. 6. Розрахувати середню швидкість руху рідини. 7. Визначити число Рейнольдса при переході від ламінарного до турбулентного режиму руху та навпаки за формулою: Re = . Кінематичний коефіцієнт в’язкості рідини при температурі 200С дорівнює 1,01*10-6 м2/сек = 0,0101Ст. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-10; просмотров: 532; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.150.80 (0.01 с.) |