Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

«Самарский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра гидравлики и теплотехники

Практикум по механике жидкости На портативной лаборатории «капелька»

Методические указания

Самара 2005

Составители: В.И. Веснин, Ю.Н. Зотов.

УДК

Практикум по механике жидкости на портативной лаборатории «Капелька». Методические

Указания \ Сост. В.И. Веснин, Ю.Н. Зотов. Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. – Самара, 2005.

Методические указания предназначены для студентов дневного и заочного отделений специальностей: 290300, 290700, 290800, 330400, университета, и его Белебеевского и Похвистневского филиалов при выполнении лабораторных работ по курсу «Гидравлика». В них приведены необходимые сведения для выполнения лабораторных работ по темам: «Изучение физических свойств жидкости», «Измерение гидростатического давления», «Изучение структуры потоков жидкости», «Определение режимов течения», «Иллюстрация уравнения Бернулли», «Определение местных потерь напора», «Определение потерь напора по длине». Приведены также контрольные вопросы к указанным лабораторным работам.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет.

443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 194. Работа 1. Изучение физических свойств жидкости

Цель работы. Освоение техники измерения плотности, теплового расширения, вязкости и поверхностного натяжения жидкостей.

1.1.Общие сведения

Жидкость есть физическое тело, обладающее свойством текучести, т.е. свойством менять свою форму под действием малых сил. Основными свойствами жидкости, существенными при рассмотрении задач гидравлики, являются: плотность, сжимаемость, температурное расширение, вязкость и поверхностное натяжение. Свойства жидкости обуславливаются её молекулярным строением.

Плотностью жидкости ρ называется её масса M, заключенная в единице объёма W:

ρ = .

В практических приложениях о массе жидкости судят по её весу. Вес жидкости G, приходящийся на единицу объёма, называется удельным весом γ:

γ = .

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением:

γ = ρg,

где: g – ускорение силы тяжести.

Плотность и удельный вес жидкостей меняются с изменением давления и температуры.

Сжимаемость (свойство жидкости изменять свою плотность при изменении давления) характеризуется коэффициентом объёмного сжатия β_w, который связывает относительное изменение объёма жидкости ∆W/W с интенсивностью равномерного всестороннего сжатия ∆p данного объёма жидкости:

β_W = – .

Температурное расширение (свойство жидкости изменять свой объём, а следовательно и плотность, при изменении температуры) характеризуется коэффициентом температурного расширения β_t, который связывает относительное увеличение объёма жидкости ∆W/W при повышении температуры ∆T на 1К:

β_T = .

Свойство жидкости оказывать сопротивление усилиям сдвига характеризуется динамической и кинематической вязкостью.

Динамическая вязкость μ, представляет собой отношение напряжения сдвига τ к градиенту скорости dV/dn (изменению скорости на единицу длины нормали к направлению движения жидкости):

μ = τ/

Кинематическая вязкость ν, представляет собой отношение динамической вязкости μ к плотности жидкости ρ:

ν = μ/ρ.

Динамическая и кинематическая вязкости зависят от рода жидкости и параметров состояния среды. При этом динамическая вязкость жидкости зависит только от температуры (с повышением температуры вязкость капельных жидкостей понижается), а кинематическая вязкость зависит как от температуры, так и от давления.

Поверхностное натяжение – свойство жидкости образовать поверхностный слой взаимно притягивающихся молекул – характеризующихся коэффициентом поверхностного натяжения , равным силе на единице длины контура свободной поверхности. Значения и при 20ºС указаны в табл.1.1.

Таблица 1.1

Жидкость		р,. 103	,
Вода пресная	998	0,49	0,15	1,01	73
Спирт этиловый	790	0,78	1,10	1,52	23
Масло: Моторное М-8 Моторное М-10 Индустриальное 20 Трансформаторное АМГ-10	900 900 900 890 850	0,60 0,60 0,72 0,60 0,76	0,64 0,64 0,73 0,70 0,83	300 800 110 30 20	25 25 25 25 25