ТОП 10:

Описание экспериментальной установки и порядок проведения опыта



Существование ламинарного и турбулентного режимов движения можно проиллюстрировать опытом (вошедшим в историю как классический опыт Рейнольдса) на лабораторной установке (рис.4.1).

Рис. 4.1. Установка дляизучения режимов движения жидкости

 

Для визуального наблюдения режимов течения в стеклянной трубе 1, по которой движется вода, в основной поток вводится подкрашенная струйка жидкости из сосуда 3. В качестве подкрашеннойжидкости используется слабый раствор марганца (нигрозина), подбирая его плотность приблизительно равной плотности воды во избежание гравитационного перемешивания.

Установившееся движение осуществляется поддержанием в сосуде 2 постоянного напора путем излива лишней воды. Скорость течения воды в трубе регулируется краном 4. Подкрашенная жидкость вытекает по капиллярной трубке и вводится в основной поток через иглу. Подача подкрашенной жидкости регулируется таким образом, чтобы скорости цветной струйки и воды в трубе были примерно одинаковыми.

При очень малых скоростях течения цветная струйка на всем протяжении трубы 1 не перемешивается с основным потоком. Плавным увеличением скорости от нуля до максимального значения можно уловить момент, когда подкрашенная струйка размывается и жидкость по всему сечению трубы оказывается окрашенной. Это и есть переход от ламинарного режима к турбулентному.

Опыт О.Рейнольдса является классическим примером диалектического закона перехода количества в качество. Здесь количественные изменения скорости (увеличение или уменьшение) приводят в новое качество движение (смена ламинарного режима турбулентным или турбулентного ламинарным).

Установка Рейнольдса может быть использована не только для визуального наблюдения режимов движения, но и для определения количественных зависимостей. Разность показаний пьезометров, установленных в начале и конце стеклянной трубы, определяет потерю напора на рассматриваемом участке.

Для качественной оценки режимов движения жидкости необходимо провести замеры пьезометрических напоров P1/(rg), P2/(rg) по пьезометрам, установленным в начале и конце стеклянного трубопровода, объем протекающей жидкости W за время t с визуальным фиксированием состояния подкрашенной струйки. Измерить температуру воды в опыте для расчета кинематическойвязкости воды. Данные измерений занести в табл. 4.1.

 

 

Таблица.4.1.

 

d=…cм, tводы =…0 С, nводы=…см2/сек  
Опытные данные   Расчетные данные  
W t h1 h2 Режим   Q V hl lgV lghl Rе=
п/п см3 сек см см течения   3/сек см/сек см - - -
наблюдаемый  
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1  
2  
 
8                                          

 

Изменяя расход в трубопроводе, а следовательно, и скорость движения жидкости V, можно найти зависимость hl = f(V). Если на логарифмической сетке (рис. 4.2) по оси абсцисс отложить значения lgV, а по оси ординат - соответствующие значения lghl, то, соединив опытные точки, получим две прямые линии аb и cd. Линия аb соответствует ламинарному режиму, а cd - турбулентному. Точка пересечения прямых е определяет критическую скорость течения жидкости в круглой трубе Vкр, что дает возможность определить критическое число Рейнольдса Reкр.оп:

 

 

(4.2)

 

Рис. 4.2. ●- ламинарный, ▲- турбулентный режимы

 







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.229.119.29 (0.006 с.)