За допомогою вимірника об’єму можна визначити W - кількість рідини, яка витікає з гідросистеми за деякий проміжок часу ?, який відлічують за допомогою секундоміра.

При цьому витрата рідини

.

Спосіб вимірювання витрат за допомогою мірного бака є найбільш точним і широко використовується в лабораторній практиці для тарування інших вимірників витрат.

1.2.1 Лабораторна работа 2. Методи вимірювання швидкості та витрати рідини

МЕТА РОБОТИ:

Засвоїти методику вимірювання швидкості рідини за допомогою трубки Піто.

Засвоїти методику вимірювання витрат рідини в трубі за допомогою трубки Вентурі.

Провести тарування приладу.

ОПИС УСТАНОВКИ. Дослід проводиться на гідродинамічній установці, схема якої зображена на рис.3. На щиті п’єзометрів: п’єзометр 7 - трубка для вимірювання повного напору (трубка Піто); п’єзометр 6 призначений для вимірювання статичного тиску в цьому перерізі; п’єзометри 3 і 4 - для вимірювання статичних тисків у двох перерізах трубки Вентурі.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДУ

1. Відкрити крани ІІ і V (рис.3) та встановити стабільний рух рідини в трубі. Записати до протоколу покази п’єзометрів 3, 4, 6, 7, об’ємним способом (за допомогою мірного бачка та секундоміра) тричі виміряти витрати рідини при заданому установленому режимі руху. Одержані дані занести до протоколу досліду.

2. Таку ж саму роботу провести для чотирьох - п’яти інших режимів руху рідини. Перехід на нові режими досягається за допомогою кранів ІІ та V. Необхідно стежити за тим, щоб при всіх режимах рух рідини був усталеним.

ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДУ

1. Для кожного режиму руху рідини обчислити об’ємні секундні витрати за формулою

, (j=1, 2,3),

потім за трьома виміряними значеннями витрат знайти для даного режиму середню величину витрат

, (n=3),

Де Wj - об’єм рідини у мірному бачку;

?j - час вимірювання;

n - число вимірювань.

2. Визначити величину середньої швидкості в тому перерізі труби, де встановлено трубку Піто:

.

3. Обчислити різницю рівнів рідини у трубках 6 і 7, тобто

Dнp=н7 - н6.

4. Визначити місцеву швидкість в точці на осі труби, де встановлено трубку Піто:

.

5. Визначити різницю DНB=н3-н4, тобто різницю рівнів рідини в п’єзометрах, встановлених на трубці Вентурі.

6. Обчислити витрати рідини за показами трубки Вентурі згідно з формулою

,

де F3 - площа поперечного перерізу труби, F4 - площа поперечного перерізу горловини (рис.3).

7. Визначити коефіцієнт витрат mB для трубки Вентурі

.

8. Побудувати графіки Vp=f (Dнp) i Vc=f (Dнp).

9. Побудувати графіки QB=f (DНB) i Qcр=f (DНB).

10. Побудувати графіки mB=f (QB) i mB=f (QC).

Протокол досліду

1.3 Режими руху рідини

Дослідження механізму руху в’язкої рідини приводять до висновку про наявність двох різних його режимів, що якісно відрізняються один від одного. Характер руху рідини можна спостерігати, пропускаючи її через прозору скляну трубку і підфарбувавши центральну струминку потоку чорнилом, питома вага якого повинна приблизно дорівнювати питомій вазі води в трубі (Рис.6). При повільному русі рідини струминка чорнила добре помітна в масі рідини у вигляді нитки чи струни. Така картина течії свідчить про те, що всі елементарні струминки потоку рухаються паралельно одна одній, не змішуючись уздовж усього потоку. Цей вид течії називається ламінарним (lamіna - пластина, полоса). Якщо швидкість течії в трубі повільно збільшувати, то деякий час характер руху рідини зберігається, але потім, при відносно більших швидкостях, характер потоку починає змінюватись, про що свідчить зміна виду підфарбованої струминки, яка з прямолінійної перетворюється у хвилясту.

При подальшому збільшенні швидкості на деяких ділянках підфарбована струминка втрачає свою форму, з’являються розриви, і, врешті-решт, при деякій (критичній) швидкості вона цілком руйнується. Цей вид руху називають турбулентним (від латин. turbulentus - вихровий).

Перехід від ламінарного до турбулентного режиму й навпаки відбувається при цілком визначених для заданої труби швидкостях Vк1 та Vк2, де Vк1 - нижня критична швидкість, а Vк2 - верхня.

Якщо V<Vк1 - режим ламінарний; при V>Vк2 - режим турбулентний; при Vк1<V<Vк2 - нестійкий рух рідини (перехідна зона).

При практичних розрахунках перехідну зону відносять до турбулентного режиму.

На характер руху рідини (режим руху), окрім швидкості, істотно впливають фізичні властивості рідини (в’язкість, густина), а також форма та розміри поперечного перерізу потоку.

Кількісним критерієм для визначення режиму руху є число Рейнольдса

,

де V - середня швидкість потоку в даному перерізі;

d - внутрішній діаметр труби;

n - кінематичний коефіцієнт в’язкості, який залежить від рідини та її температури.

Рис.6. Режими руху рідини

Експериментально встановлено, що при Re<2320 - рух ламінарний, а приRe>2320 - він турбулентний.

Число Re=2320 називають критичним. Для труб некругового поперечного перерізу замість діаметра у формулу для обчислення величини числа Рейнольдса ставлять 4Rr, де Rr - гідравлічний радіус потоку:

, м,

де F - площа поперечного перерізу потоку;

c - змочена частина периметра.

1.3.1 Лабораторна работа 3. Дослідження режимів руху рідини

МЕТА РОБОТИ:

Вивчити режими руху води у скляній трубі.

Замалювати підфарбовану струминку при різних режимах.

Дослідним шляхом визначити значення чисел Re при ламінарному й турбулентному режимах.

Визначити межі значень критичного числа Re.

Побудувати графік залежності швидкості V від Re.

ОПИС УСТАНОВКИ. Установка для дослідження режимів руху рідини (рис.7) складається з напірного бака V і скляної труби І. На вхід скляної труби підведена струминка чорнила. Витрата чорнила регулюється краном VІ. Температуру води вимірюють термометром.

Дослід необхідно проводити при постійному рівні рідини у напірному баці. Рівень води в баці можна спостерігати на водомірному склі або на п’єзометрі, розміщеному на щиті (рис.7).

Рис.7. Установка для дослідження режимів руху рідини

Витрата рідини визначається об’ємним способом, тобто за допомогою мірного бака та секундоміра.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДУ

1. За допомогою кранів ІІ і ІІІ установити стаціонарний рух води в трубі, після цього відкрити кран VІ і спостерігати за рухом чорнила в трубі І.

Необхідно замалювати структуру потоку, заміряти витрати води за допомогою мірного бачка тричі. Усі дані занести до протоколу.

2. Повільно відкриваючи кран ІІ, за допомогою крана ІІІ встановити в напірному баці новий (вищий) рівень води, зафіксувати момент переходу від ламінарного режиму до турбулентного й знову тричі виміряти секундні витрати води.

3. Відкрити кран ІІ і, домігшись усталеного руху води, повторити весь обсяг робіт для турбулентного режиму.

Страницы: 1, 2, 3, 4