- •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
- •Лабораторная работа № 2 измерение гидростатического давления
- •Лабораторная работа № 3 изучение структуры потоков жидкости
- •Лабораторная работа № 4 определение режима течения
- •Лабораторная работа № 5 иллюстрация уравнения бернулли
- •Лабораторная работа № 6 определение местных потерь напора
- •Лабораторная работа № 7 определение потерь напора по длине
- •Приложения
- •Приложение е Методика определения периода времени
Министерство науки и образования РФ Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно строительный университет»
Кафедра гидравлики и теплотехники
Е.А. Крестин
Журнал лабораторных работ по гидравлике Часть 1. Портативная лаборатория «Капелька»
Самара 2012
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ
Цель работы: ________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теория вопроса:______________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Описание опытной установки
Рис.1. Схема устройства №1:
1-________________________________________________,
2-________________________________________________,
3-________________________________________________,
4-________________________________________________,
5-________________________________________________
Порядок выполнения работы
1. Определение коэффициента теплового расширения жидкости
Термометр 1 имеет стеклянный баллон с капилляром, заполненные термометрической жидкостью, и шкалу. Принцип его действия основан на тепловом расширении жидкостей. Варьирование температуры окружающей среды приводит к соответствующему изменению объема термометрической жидкости и ее уровня в капилляре. Уровень указывает на шкале значение температуры.
Коэффициент теплового расширения термометрической жидкости определяется в следующем порядке на основе мысленного эксперимента, т.е. предполагается, что температура окружающей среды повысилась от нижнего (нулевого) до верхнего предельных значений термометра и уровень жидкости в капилляре возрос па величину .
Подсчитать общее число градусных делений в шкале термометра и измерить расстояние между крайними штрихами шкалы.
Вычислить приращение объема термометрической жидкости ,
где r - радиус капилляра термометра.
С учетом начального (при 0 °С) объема термометрической жидкости W найти значение коэффициента теплового расширения и сравнить его со справочным значением (табл. 1.1). Значения используемых величин занести в таблицу 1.2.
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 противоположно 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 соответственно;
ρ, ρш,- плотности жидкости и материала шарика соответственно.
3. Сравнить опытное значение коэффициента вязкости ν с табличным значением ν* (см. табл.1.1). Значения используемых величин свести в таблицу 1.4.