- •Лабораторная работа № 1. Изучение физических свойств жидкости
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определение коэффициента теплового расширения жидкости
- •2. Измерение плотности жидкости ареометром
- •3. Определение вязкости вискозиметром Стокса
- •4. Измерение вязкости капиллярным вискозиметром
- •5. Измерение поверхностного натяжения сталагмометром
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2. Измерение гидростатического давления
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3. Изучение структуры потоков жидкости
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4. Определение режима течения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5. Иллюстрация уравнения Бернулли
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6. Определение местных потерь напора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7. Определение потерь напора по длине
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8(1). Измерение гидростатического давления и экспериментальное подтверждение закона Паскаля.
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы и обработка опытных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9(2).
- •Определение опытным путем слагаемых уравнения Бернулли при установившемся неравномерном движении жидкости в напорном трубопроводе
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы и обработка опытных данных
- •Обработка опытных данных. Выполнение расчетов:
- •Данные опытов и расчетов свести в таблицу 9.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10(3).
- •Экспериментальная иллюстрация ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости, определение законов сопротивления и критического числа Рейнольдса
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работ и обработка опытных данных
- •Обработка опытных данных. Выполнение расчетов:
- •Данные опытов и расчетов свести в таблицу 10.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №11.(4)
- •Изучение гидравлических сопротивлений напорного трубопровода с определением коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнение работы и обработка опытных данных
- •Обработка опытных данных. Выполнение расчетов:
- •Данные опытов и расчетов свести в таблицу 11.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12(5).
- •Изучение истечения жидкости через малые отверстия в тонкой стенке и насадки при постоянном напоре в атмосферу
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы и обработка опытных данных
- •Обработка опытных данных. Выполнение расчетов:
- •Данные опытов и расчетов свести в таблицу 12.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13(6).
- •Экспериментальное изучение прямого гидравлического удара в напорном трубопроводе
- •Описание опытной установки:
- •Порядок выполнения работы и обработка опытных данных
- •Обработка опытных данных. Выполнение расчетов:
- •Данные опытов и расчетов свести в таблицу 13.
- •Контрольные вопросы
- •Приложения
2. Измерение плотности жидкости ареометром
Этот метод определения плотности основан на измерении объёма тела, которое плавает на поверхности жидкости. Глубина погружения ареометра является мерой плотности жидкости и считывается со шкалы по верхнему краю мениска жидкости вокруг ареометра.
Ареометр 2 представляет собой пустотелый цилиндр с миллиметровой шкалой и грузом в нижней части. Благодаря грузу ареометр плавает в исследуемой жидкости в вертикальном положении. На ареометр действуют две силы: сила тяжести G = mg (где:m – масса ареометра) и архимедова подъёмная сила R = ρgW (где: W = hπd2/4 – объём погруженной части ареометра; h – глубина погружения ареометра), которые равны по величине и противоположенно направлены G = R или:
mg = ρghπd2/4,
откуда
ρ = 4m/hπd2.
В ходе работы выполнить следующие операции.
1. Измерить глубину погружения h ареометра по миллиметровой шкале на нем.
2. Вычислить плотность жидкости по формуле
ρ = 4m/hπd2.
3. Сравнить опытное значение плотности ρ со справочным значением ρ* (см. табл. 1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.3.
3. Определение вязкости вискозиметром Стокса
Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. При движении шара диаметром d и плотностью ρш в вертикальной трубе диаметром D, которая заполнена исследуемой жидкостью с плотностью ρ, на него действуют три силы: сила тяжести G =, архимедова подъёмная сила R = и сила сопротивления, экспериментально установленная Стоксом, F = 3πνdρV, (где: ν – кинематический коэффициент вязкости; V - скорость шарика). При равномерном движении шара
G = R + F или = + 3πνdρV,
откуда
ν = gd2τ(ρш/ρ – 1)/18l[1 + 2,4(d/D)],
где: τ – время прохождения шариком расстояния l.
Выражение в квадратных скобках (коэффициент стеснения) учитывает влияние стенок трубы и шарика на его скорость и коэффициент сопротивления.
В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.
1. Повернуть устройство №1 в вертикальной плоскости на 180º и зафиксировать секундомером время t прохождения шариком расстояния между двумя метками в приборе 3 . Шарик должен падать по оси емкости без соприкосновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеарифметическое значение времени t.
2. Вычислить опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости ν = gd2τ(ρш/ρ – 1)/18l[1 + 2,4(d/D)].
Где g – ускорение свободного падения; d,D - диаметры шарика и цилиндрической емкости; ρ, ρш,- плотности жидкости и материала шарика.
3. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости ν с табличным значением ν (см.табл.1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.4.
4. Измерение вязкости капиллярным вискозиметром
Этот метод определения вязкости основан на наблюдении над расходом жидкости, проходящей через калиброванную капиллярную трубку. При ламинарном режиме течения жидкости в капилляре допустимо применять закон продольного внутреннего трения, установленный Ньютоном. Отсутствие влияния стенок на потери напора на трение, которое обусловлено прилипанием жидкости к стенкам капилляра, позволяет исследовать трение жидкости о жидкость, а не жидкости о стенку. Потери напора в этом случае прямо пропорциональны вязкости жидкости и определяются по формуле Пуазейля – Гагена:
hтр = 32νlvср/gd2.
Измеряя прошедшее через капиллярную трубку за время τ количество жидкости W и падение давления (p1 – p2) на участке длиной l, можно найти кинематическую вязкость жидкости ν по формуле:
ν = [πr4(p1 – p2)/8lWρ]τ или ν = Мτ,
где: М – постоянная прибора.
В ходе выполнения работы выполнить следующие операции.
1. Перевернуть устройство № 1 (см. рис. 1.1) в вертикальной плоскости и определить секундомером время τ истечения через капилляр объема жидкости между метками (высотой S) из ёмкости вискозиметра 4 и температуру t по термометру 1.
2. Вычислить значение коэффициента кинематической вязкости ν = Мτ и сравнить его с табличным значением ν* (см. табл. 1.1). Данные свести в таблицу 1.5.