Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу (стр. 8 из 11)

Таблица 1

Расход воды ,	Температура воды ,	Вязкость воды ,	Скорость движения воды ,	Критерий Рейнольдса Re	Состояние подкра- шенной струйки	Режим потока

Задание 1

Установить соответствие рассчитанного критерия Рейнольдса с визуальными наблюдениями.

Для каждого замера определяется секундный расход жидкости:

,

где

объем воды в баке; .

,

где 0,145 и 0,15 – размеры мерного бака,

;

уровень воды в мерном баке, .

Для каждого испытываемого режима вычисляется среднее значение расхода из трех измерений:

.

Из уравнения расхода определяется скорость движения потока

,

где

расход воды, ;

- площадь сечения стеклянной трубки, .

Для каждого режима вычисляется значение критерия Рейнольдса:

,

где

характерный линейный размер, (диаметр стеклянной трубки, равный 15 мм);

скорость потока, ;

плотность воды, ;

вязкость воды, .

Плотность и вязкость воды определяют по ее температуре из таблицы 2.

Все величины подставлять в системе СИ, тогда в результате расчетов критерий Рейнольдса получиться безразмерным.

Таблица 2.

Физические свойства воды

	0	10	20	30	40	50
	1000	1000	998	996	992	988
	1,79	1,31	1,0	0,80	0,66	0,55

Контрольные вопросы

1. Понятие теории подобия.

2. Режимы движения жидкости.

3. Какие величины характеризуют режим течения потока?

4. Что такое критерий Рейнольдса? Каков его физический смысл?

5. Критические значения критерия Рейнольдса для прямых труб?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ НАСАДКОВ

Цель работы: практическое ознакомление с применением уравнения Бернулли для расчета коэффициентов расхода жидкости из насадков, определение времени опорожнения резервуаров через отверстие.

Приборы и принадлежности: установка для истечения жидкости из насадков, секундомер, насадки.

Установка (рис.1) состоит из напорного резервуара А-1, питающего трубопровода с вентилем В-1, сливного трубопровода с краном В-2, водомерного стекла 1, насадков 2, укрепленных на кране В-4 в отверстии на боковой стенке резервуара А-1, расходомерного бака А-2 со сливным краном В-3.

Рис.1. Схема установки

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При движении жидкости по трубопроводу без дополнительного подвода энергии или ее отвода энергия жидкости не изменяется согласно закону сохранения энергии, который читается так: «Энергия не исчезает и не появляется вновь, она лишь переходит из одного вида в другой». Частным случаем выражения закона сохранения энергии является уравнение Бернулли – одно из наиболее важных и широко используемых на практике уравнений гидродинамики. В гидравлике вводят понятие идеальной жидкости. Идеальная жидкость абсолютно несжимаема, не изменяет плотности с изменением температуры и не обладает силами внутреннего трения (вязкостью).

Для идеальной жидкости уравнение Бернулли формулируется так: «При установившемся движении идеальной жидкости сумма потенциальной

и кинетической энергий жидкости во всех сечениях потока есть величина постоянная».

,

где

- нивелирная высота или геометрический напор, характеризующий положение (высоту) данной точки (сечения) жидкости относительно произвольно выбранной горизонтальной плоскости сравнения (см. рис. 2). Выражается в единицах длины, м. По физическому смыслу характеризует удельную потенциальную энергию положения данной точки (сечения), т.е. энергию , приходящуюся на единицу веса жидкости.

Действительно,

,

- гидростатический или пьезометрический, или напор, равный давлению столба жидкости в данном сечении (точке) потока, имеет размерность длины, . По физическому смыслу величина характеризует удельную потенциальную энергию давления жидкости в данном сечении (точке), .

- скоростной или динамический напор, имеет размерность длины, . Характеризует удельную кинетическую энергию движущейся жидкости в данном сечении (точке), .

Так как все напоры имеют размерность длины, то уравнение Бернулли можно наглядно представить графически на примере потока идеальной жидкости, движущейся через произвольно расположенный в пространстве трубопровод (рис.2).

Рис.2. Графическая интерпретация уравнения Бернулли

Пьезометрический напор может быть измерен при помощи прямой вертикальной трубки (пьезометр), в которой под действием давления жидкость поднимается на высоту

. В трубке с изогнутым под углом 90 концом (гидрометрическая трубка), направленным навстречу потоку жидкости, жидкость поднимается на высоту , равную сумме пьезометрического и скоростного напоров. Уровень жидкости в этой трубке будет выше уровня в пьезометре на высоту, равную скоростному напору.