10437
.pdf290
|
Д л я х а р а к т е р и с т и к и р е ж и м а д в и ж е н и я ж и д к о с т и Р е й н о л ь д с о м б ы л в в е д е н |
|||||||||||||||
б е з р а з м е р н ы й |
п а р а м е т р |
|
R e , у ч и т ы в а ю щ и й |
в л и я н и е п е р е ч и с л е н н ы х |
в ы ш е |
|||||||||||
ф а к т о р о в , в п о с л е д с т в и и н а з в а н н ы й ч и с л о м ( и л и к р и т е р и е м ) Р е й н о л ь д с а [ 2 ] . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R ee = — V , |
|
|
|
|
|
( 1 ) |
|
г д е |
V - к и н е м а т и ч е с к и й к о э ф ф и ц и е н т в я з к о с т и ж и д к о с т и , с м 2 / с . |
|
||||||||||||||
|
П е р е х о д о т о д н о г о р е ж и м а т е ч е н и я ж и д к о с т и к д р у г о м у п р о и с х о д и т п р и |
|||||||||||||||
о п р е д е л е н н о м з н а ч е н и и ч и с л а Р е й н о л ь д с а . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
В |
|
р е з у л ь т а т е |
о п ы т о в |
у с т а н о в л е н о , |
ч т о |
р е ж и м |
д в и ж е н и я |
б у д е т |
|||||||
л а м и н а р н ы м , |
к о г д а ч и с л о |
Р е й н о л ь д с а |
м е н ь ш е п р е д е л ь н о г о |
з н а ч е н и я , |
||||||||||||
н а з ы в а е м о г о к р и т и ч е с к и м ч и с л о м Р е й н о л ь д с а и о б о з н а ч а е м о г о R e к р . |
|
|||||||||||||||
|
Д л я |
к р у г л ы х |
т р у б |
|
п е р е х о д |
и з |
т у р б у л е н т н о г о |
р е ж и м а |
в л а м и н а р н ы й |
|||||||
п р о и с х о д и т п р и з н а ч е н и и к р и т и ч е с к о г о ч и с л а Р е й н о л ь д с а R e кр = 2 3 2 0 . |
|
|||||||||||||||
|
В |
л а б о р а т о р н ы х у с л о в и я х у д а в а л о с ь с о х р а н и т ь л а м и н а р н ы й р е ж и м п р и |
||||||||||||||
ч и с л а х |
Р е й н о л ь д с а , |
в о |
м н о г о |
р а з |
п р е в ы ш а ю щ и х |
|
з н а ч е н и е |
2 3 2 0 . |
О д н а к о |
|||||||
л а м и н а р н ы й р е ж и м п р и э т о м н е у с т о й ч и в и л е г к о п е р е х о д и т в т у р б у л е н т н ы й . |
||||||||||||||||
|
Р е ж и м д в и ж е н и я ж и д к о с т и л а м и н а р н ы й |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R e < R e кр = 2 3 2 0 , |
|
|
|
|
( 2 ) |
||
|
Р е ж и м д в и ж е н и я ж и д к о с т и т у р б у л е н т н ы й |
|
|
|
|
|
||||||||||
R e > R e кр = 2 3 2 0 ,
П о |
к р и т и ч е с к о м у |
ч и с л у |
Р е й н о л ь д с а |
м о ж н о |
с к о р о с т ь , т . е . с к о р о с т ь |
н и ж е к о т о р о й в с е г д а |
б у д е т |
||
р е ж и м д в и ж е н и я ж и д к о с т и |
|
|
||
|
( 3 |
) |
о п р е д е л и т ь |
к р и т и ч е с к у ю |
|
и м е т ь м е с т о л а м и н а р н ы й |
|
|
|
2 3 2 0 • V |
, лл |
|
|
и кр = ~ ^ ~ , |
( 4 ) |
|
Д л я о т к р ы т ы х |
р у с е л , л о т к о в , т р у б |
н е к р у г л о г о с е ч е н и я и т р у б |
к р у г л о г о |
с е ч е н и я п р и б е з н а п о |
р н о м д в и ж е н и и ч и с л о Р е й н о л ь д с а р а в н о |
|
|
|
R e = — |
, |
( 5 ) |
e V
291 |
|
где R - гидравлический радиус, м. |
|
Гидравлический радиус равен |
|
R = w , |
(6) |
X |
|
где w - площадь сечения потока жидкости, м2; |
|
X - смоченный периметр (для труб X = P -d ). |
|
Для труб круглого сечения гидравлический радиус равен |
|
R = J L J L = I , |
(7) |
4p - d 4 |
|
Следовательно, число Рейнольдса для труб определяется по формуле [1] |
|
Re = 4UVR , |
(8) |
Ламинарный режим наблюдается при движении в трубах очень вязких жидкостей (нефть, мазут, битум, машинное масло и т.д.), при движении воды в порах грунта (фильтрации), при движении жидкости в капиллярных трубках.
В трубопроводах систем отопления, газоснабжения, теплоснабжения, водоснабжения, воздуховодах и т.д. движение, как правило, является турбулентным, т.к. движущаяся среда (вода, воздух, газ, пар) имеет малую вязкость.
292
1 Состав лабораторной работы
В с о с т а в р а б о т ы в х о д и т :
1 . Д е м о н с т р а ц и я л а м и н а р н о г о р е ж и м а д в и ж е н и я .
2 . О п р е д е л е н и е ч и с л а Р е й н о л ь д с а д л я л а м и н а р н о г о р е ж и м а д в и ж е н и я .
3 . Д е м о н с т р а ц и я т у р б у л е н т н о г о р е ж и м а д в и ж е н и я .
4 . О п р е д е л е н и е ч и с л а Р е й н о л ь д с а д л я т у р б у л е н т н о г о р е ж и м а д в и ж е н и я .
5 . О п р е д е л е н и е к р и т и ч е с к о г о ч и с л а Р е й н о л ь д с а .
294
Д л я |
и з м е р е н и я т е м п е р а т у р ы |
в о д ы |
в |
б а к е |
1 у с т а н о в л е н |
т е р м о м е т р |
7 . К |
|||||||||||||||
к о н ц у |
с т е к л я н н о й |
т р у б к и |
3 п р и к р е п л е н |
к р а н |
8 , и з м е н я я |
о т к р ы т и е |
к о т о р о г о , |
|||||||||||||||
м о ж н о |
|
и з м е н я т ь |
р а с х о д |
ж и д к о с т и , |
п р о т е к а ю щ е й |
п о |
с т е к л я н н о й |
т р у б к е |
3 , |
|||||||||||||
с л е д о в а т е л ь н о , и з м е н я т ь с р е д н ю ю |
с к о р о с т ь п о т о к а . В о д а , в ы т е к а ю щ а я и з к р а н а |
|||||||||||||||||||||
8 , н а п р а в л я е т с я в п р и е м н у ю |
в п р и е м н у ю |
в о р о н к у 9 и д а л е е в к а н а л и з а ц и ю , п р и |
||||||||||||||||||||
з а м е р е |
|
р а с х о д а |
ж и д к о с т и |
|
в о д а |
н а п р а в л я е т с я |
в |
м е р н ы й |
с о с у д |
1 0 . |
|
Н а д |
||||||||||
у с п о к о и т е л ь н ы м |
б а к о м |
1 |
п р и к р е п л е н |
н е б о л ь ш о й |
с о с у д |
1 1 |
д л я |
а н и л и н о в о й |
||||||||||||||
к р а с к и |
|
с |
т о н к о й |
т р у б к о й |
1 2 , ч е р е з |
к о т о р у ю |
а н и л и н о в а я |
к р а с к а |
п о д а е т с я |
|
в о |
|||||||||||
в х о д н о е |
|
с е ч е н и е |
с т е к л я н н о й |
т р у б к и |
3 . |
Т р у б к а |
1 2 |
с н а б ж е н а |
к р а н о м |
|
|
д л я |
||||||||||
р е г у л и р о в а н и я к о л и ч е с т в а к р а с к и , п о с т у п а ю щ е й в с т е к л я н н у ю т р у б к у 3 .
П р и д в и ж е н и и п о д к р а ш е н н а я с т р у й к а , п о с т у п а ю щ а я в с т е к л я н н у ю т р у б к у
3 , о п у с к а е т с я , |
т . к . п л о т н о с т ь о к р а ш е н н о й с т р у й к и ж и д к о с т и н е с к о л ь к о б о л ь ш е |
п л о т н о с т и в о д |
ы . |
296
Е с л и |
в н а ч а л ь н |
ы й |
м о м е н т р е ж и м |
д в и ж е н и я т у р б у л е н т н ы й , |
т о |
п у т е м |
з а к р ы т и я |
к р а н а 8 с л е д у е т у м е н ь ш и т ь с к о р о с т ь д в и ж е н и я в о д ы в |
с т е к л я н н о й |
||||
т р у б к е 3 д о у с т а н о в л е н и я л а м и н а р н о г о р е ж и м а .
6 . П о д с т а в л я ю т п о д к р а н 8 м е р н ы й с о с у д 1 0 и п о с е к у н д о м е р у з а м е ч а ю т
в р е м я н а п о л н е н и я с о с у д а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7 . О п р е д е л я е т с я р а с х о д ж и д к о с т и Q п о ф о р м у л е |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Q |
= 7 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 9 ) |
8 . О п р е д е л я е т с я |
п л о щ а д ь |
ж и в о г о |
с е ч е н и я |
w |
с т е к л я н н о й |
т р у б к и |
3 |
п о |
||||||||||||
ф о р м у л е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
= |
— |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 1 0 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 . О п р е д е л я е т с я с р е д н я я с к о р о с т ь д в и ж е н и я в о д ы |
и в с т е к л я н н о й т р у б к е |
|||||||||||||||||||
3 п о ф о р м у л е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
= |
Q |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
1 1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0 . П о т е р м о м е т р у 7 и з м е р я е т с я т е м п е р а т у р а в о д ы . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1 1 . П о |
п р и л о ж е н и ю |
1 в |
з а в и с и м о с т и |
о т |
т е м п е р а т у р ы |
в о д ы |
н а х о д и т с я |
|||||||||||||
к и н е м а т и ч е с к и й к о э ф ф и ц и е н т в я з к о с т и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 2 . П о ф о р м у л е 1 о п р е д е л я е т с я ч и с л о Р е й н о л ь д с а д л я д а н н о г о о п ы т а . |
|
|||||||||||||||||||
П о с л е |
о п р е д е л е н и я |
ч и с л а |
Р е й н о л ь д с а |
|
д л я |
|
л а м и н а р н о г о |
р е ж и м а , |
||||||||||||
у в е л и ч и в а я с к о р о с т ь д в и ж е н и я в о д ы в с т е к л я н н о й т р у б к е 3 с п о м о щ ь ю |
к р а н а 8 , |
|||||||||||||||||||
у с т а н а в л и в а е т с я |
т у р б у л е н т н ы й |
р е ж и м |
д в и ж е н и я |
в о д ы |
( р и с у н о к |
|
3 ) |
и |
в н о в ь |
|||||||||||
п р о в о д я т с я в с е и з м е р е н и я , о п р е д е л я е т с я ч и с л о Р е й н о л ь д с а . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
К р а н о м |
8 у м е н ь ш а е т с я с к о р о с т ь д в и ж е н и я в о д ы |
в с т е к л я н н о й т р у б к е 3 и |
||||||||||||||||||
н а б л ю д а е т с я |
п о я в л е н и е |
р е з к о |
о ч е р ч е н н о й |
о к р а ш е н н о й |
с т р у й к и |
в |
в и д е |
|||||||||||||
в о л н и с т о й |
л и н и и |
( р и с у н о к |
4 ) . |
Э т о т |
м о м е н т |
с о о т в е т с т в у е т |
|
п е р е х о д у |
||||||||||||
т у р б у л е н т н о г о р е ж и |
м а д в и ж е н и я в л а м и н а р н ы й и с о о т в е т с т в у е т к р и т и ч е с к о м у |
||
ч и с л у |
Р е й н о л ь д с а . |
П р о в о д я т с я д л я э т о г о м о м е н т а в с е и з м е р е н и я и в ы ч и с л я е т с я |
|
к р и т и |
ч е с к о е ч и с л о |
Р |
е й н о л ь д с а . |
297
В с е |
д а н н ы е |
и з м е р е н и й |
п о |
о п ы т а м |
з а н о с я т с я |
в |
о т ч е т н ы й |
б л а н к |
( п р и л о ж е н и е 2 ) .
298
Список литературы
1 . |
М е й е р о в , |
А . С . |
О п р е д е л е н и е |
р е ж и м а |
д в и ж е н и я |
ж и д к о с т и |
: |
м е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я к |
в ы п о л н е н и ю л а б о р а т о р н о й р а б о т ы п о |
д и с ц и п л и н е |
|
||||
« Г и д р а в л и к а » с т у д е н т а м и I I к у р с а / А . С . М е й е р о в ; Н и ж е г о р . г о с . а р х и т е к т у р . - |
|
||||||
с т р о и т . у н - т . - Н и ж н и й Н о в г о р о д : Н Н Г А С У , 2 0 0 6 . - |
1 1 с . |
|
|
||||
2 . С п р а в о ч н и к п о г и д р а в л и к е / п о д р е д . В . А . Б о л ь ш а к о в а . - К и е в : В и щ а |
|
||||||
ш к . , 1 9 8 4 . - 3 4 3 с . |
|
|
|
|
|
|
|
