Лабораторная работа №1
Тема: «Исследование смены
режимов течения. Определение критических чисел Рейнольдса»
Цель
работы
Демонстрация
режимов течения жидкости и экспериментальное определение критических чисел
Рейнольдса для труб круглого сечения.
Основные
сведения
Режим течения
определяется соотношением возмущающей течение силы инерции и стабилизирующей
течение силы вязкости. Отношение этих сил выражается безразмерным числом Рейнольдса:
,
где u – средняя скорость
течения жидкости по сечению трубы;
L – характерный линейный
размер поперечного сечения, заполненного жидкостью (так называемого «живого
сечения») для труб круглого сечения L=d;
n
– кинематическая вязкость.
Средняя
скорость находится по формуле
,
где Q – расход потока, т.е.
объем жидкости, протекающий за единицу времени через данное сечение потока,
площадь которого равна S. Возможны два принципиально отличающихся режима течения
жидкости, получивших название ламинарного (слоистого) и турбулентного (бурного,
возмущенного) режимов. При достаточно малых скоростях основного потока, когда
число Рейнольдса меньше определенного критического (Re < Reкр), инерционная сила
незначительна по сравнению с силой вязкости, которая упорядочивает движение
жидкости, создавая ламинарное движение. При этом окрашенная струйка, введенная
в поток, вытягивается вдоль течения в виде тонко очерченной линии. При Re » Reкр форма окрашенной струйки резко меняется – она приобретает вид
более или менее отчетливых завитков. Такая картина отвечает начальной стадии
развития турбулентности, а момент ее появления – началу перехода от ламинарного
режима к турбулентному (переходный режим). При Re > Reкр силы инерции преобладают
над силами вязкости, и наступает вполне развитая турбулентность. Критическое
число Рейнольдса, как правило, заключено в некоторых пределах: Reкр.н. ≤ Reкр ≤ Reкр.в, где Reкр.в. – максимальное
критическое число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный;
Reкр.н – нижнее критическое
число Рейнольдса, т.е. минимально возможное число, соответствующее переходу
турбулентного режима в ламинарный.
Установление
режима движения имеет большое практическое значение, так как он определяет
важнейшие характеристики потока, как распределение скоростей, гидравлическое
сопротивление, теплоотдачу и др.
Описание установки
Установка Рейнольдса (рис. 1) состоит из напорного бака 1,
прозрачной трубы 2 круглого сечения с плавным входом, промежуточного бака 3 с
регулирующим краном 4, расходомерного устройства 5, а также системы подачи и
слива рабочей жидкости (воды) и системы подачи краски. Промежуточный бак 3
предназначен для устранения влияния крана 4 на распределение скоростей в трубе
2. Расходомерное устройство 5 представляет собой емкость, в днище которой
находятся калибровочные отверстия с насадками. При том или ином расходе,
поступающем в емкость из крана 4, жидкость в расходомером устройстве 5
устанавливается на определенном уровне, который отсчитывается по шкале. По
полученному уровню Н с помощью экспериментальных (тарировочных)
зависимостей вычисляют расход Q. Такие устройства для измерения расхода
называются данаидами.
Обработка
данных:
течение жидкость рейнолдс труба
Таблица 1
№ опытов |
Температура t, С |
Кинематическая вязкость
, см2/с
|
Уровень в мерном бачке
Н, мм |
Расход Q, см3/с
|
Средняя скорость
см/с
|
Число Рейнольдса
|
Режим по визуальным
наблюдениям |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
20 |
0,01007 |
25 |
13,489 |
4,766 |
899 |
Л |
2 |
20 |
0,01007 |
205 |
36,307 |
12,829 |
2435 |
Л>Т |
3 |
20 |
0,01007 |
260 |
39,810 |
14,067 |
2654 |
Т |
4 |
20 |
0,01007 |
170 |
33,113 |
11,700 |
2207 |
Т>Л |
Внутренний
диаметр d = 1,9 см.
1.
Кинематическая вязкость в зависимости от температуры находится по эмпирической
формуле Пуазеля:
.
2. По
известному уровню Н (мм) с помощью эмпирической зависимости (для малого
калибровочного отверстия
3. Средняя
скорость движения воды в трубе находится по формуле:
,
где S – площадь поперечного
сечения трубы .
4. Число
Рейнольдса для трубы находится по формуле: .
5. Среднее
число Рейнольдса находится как
Другие работы по теме:
Тепловой расчет обрезной батареи
Порядок определения площади поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб. Вычисление геометрических характеристик теплопередающего элемента. Расчет степени теплообмена со стороны рабочего тела. Определение критерия Рейнольдса.
Определение нагрузок на цилиндрические конструкции в потоке
Цилиндрические конструкции подверженные ветровым нагрузкам колеблются в поперечном направлении (перпендикулярно направлению ветра) из-за образования вихрей на боковых к ветру сторонах. Результатом является образование вихревой дорожки называемой дорожкой Кармана. В определенном диапазоне скоростей ветра и диаметров поперечного сечения цилиндрических конструкций образование и сход вихрей происходят с постоянным периодом по времени, следовательно на конструкцию действует периодическая возбуждающая колебания сила.
Возникновение водоворота
АЛЯМКИН АЛЕКСЕЙ Сила Кориолиса Если налить полную ванну воды, а затем вытащить пробку, то небольшая воронка возникнет на исходе вытекания воды. Вода в ванне или в каком-либо ином сосуде с дыркой на дне всегда закручивается в одну сторону. Даже если воду раскрутить рукой в другом направлении, то, преодолев насилие, она вернет свою природную закрутку.
Определение характеристик движения воды по трубопроводу
Определение числовых значений объёмного, массового и весового расхода воды, специфических характеристик режима движения, числа Рейнольдса водного потока, особенности вычисления величины гидравлического радиуса трубопровода в условиях подачи воды.
Коэффициент гидравлического трения
Характеристика турбулентного режима течения, определение ее зависимости от числа Рейнольдса. Значения абсолютной и эквивалентной шероховатости труб из некоторых материалов. Режимы течения в гидравлически гладких трубах, описание специальной установки.
Коэффициент гидравлического трения
Определение коэффициента гидравлического трения В уравнении Бернулли, записанном для двух сечений потока вязкой жидкости (обозначения общепринятые):
Расчет теплообменника
Тепловые расчеты основного оборудования Рассчитаем вертикальный кожухотрубчатый теплообменник используемый для нагрева 250 т/сут. подсолнечного масла от 25
Исследование оперативной памяти
Методика применяется для изучения оперативной памяти в тех случаях, когда она несет основную функциональную нагрузку. Порядок проведения Испытуемому вручается бланк, после чего экспериментатор дает следующую инструкцию.
Теплоизоляция оборудования
Содержание Введение 1. Исходные данные 2. Тепловой расчет Определение средней разности температур Определение критерий Рейнольдса Определение критерий Нуссельта
Расчет стального воздухопровода
Расчет плотности и расхода газа при данном давлении и температуре. Выбор труб и определение расчетных скоростей на отдельных участках. Определение потерь напора на участках. Гидравлический расчет для конкретных данных. Построение характеристики сети.
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Индекс для горячего теплоносителя и средняя движущая сила процесса нагревания. Расход теплоты с учетом потерь, объемные расходы этанола и пара. Определение максимального значения площади поверхности. Проверочный расчет теплообменника, запас поверхности.
Доказательство сильной гипотезы Гольдбаха-Эйлера
Доказательство гипотезы Гольдбаха-Эйлера. Гипотезы о том, что любое четное число, большее двух, может быть представлено в виде суммы двух простых чисел и любое нечетное число М, большее семи, представимо в виде суммы трех нечетных простых чисел.
Интересная связь между числами Фибоначчи и пифагоровыми тройками
Что общее может быть между числами Фибоначчи и пифагоровыми тройками? Что может связывать числа, которые образуют последовательность, начинающуюся двумя единицами, остальные члены которой получаются сложением двух предыдущих членов, с числами, квадрат одного из которых равен сумме квадратов двух других?
Китайская система счисления
1. Структура системы счисления Китая. Одна из древнейших систем счисления была создана в Китае, а также в Японии. Эта система возникла как результат оперирования с палочками, выкладываемыми для счета на стол или доску. Числа от единицы до пяти обозначались, соответственно, одной, двумя и т.д. палочками, выкладываемыми вертикально, а одна, две, три или четыре вертикальные палочки, над которыми помещалась одна поперечная палочка, означали числа шесть, семь, восемь и девять. (Смотреть таблицу обозначений чисел.)
Доказательство Великой теоремы Ферма 6
Файл: FERMA-ЛАРЧИК © Н. М. Козий, 2009 Авторские права защищены свидетельством Украины 28607 Доказательство Великой теоремы Ферма Великая теорема Ферма формулируется следующим образом: диофантово уравнение:
Краткое доказательство гипотезы Биля
Гипотеза Биля как неопределенное уравнение, не имеющее решения в целых положительных числах. Использование метода замены переменных. Запись уравнения в соответствии с известной зависимостью для разности квадратов двух чисел. Наличие дробных чисел.
Алгебраическое доказательство теоремы Пифагора
Доказательство теоремы Пифагора методами элементарной алгебры: методом решения параметрических уравнений в сочетании с методом замены переменных. Существование бесконечного количества троек пифагоровых чисел и, соответственно, прямоугольных треугольников.
Закономерность распределения простых чисел (дополнение)
Я написал предыдущий ряд разностей по принципу личной симпатии. Подстраховался от критики, ежели бы у кого-то не получилось составить систему уравнений, например, с разностью d = 7, ибо для нетренированных рук могут возникнуть трудности.
Доказательство сильной гипотезы Гольдбаха-Эйлера
Н.М. Козий, 2008, [UA] Свидетельство Украины № 25256 о регистрации авторского права ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СИЛЬНОЙ ГИПОТЕЗЫ ГОЛЬДБАХА-ЭЙЛЕРА Сильная гипотеза Гольдбаха-Эйлера формулируется следующим образом: любое четное число, большее двух, равно сумме двух простых чисел:
Проверка больших чисел на простоту
Изучение основных подгрупп алгоритмов проверки простоты больших чисел: детерминированные и вероятностные проверки. Исследование методов генерации и проверки на простоту больших чисел с помощью метода Ферма (малая теорема Ферма), составление программы.
Границы применимости закона Дарси. Нелинейные законы фильтрации
Верхняя граница применимости закона Дарси, проявление инерционных сил при достаточно высоких скоростях фильтрации. Проявление неньютоновских реологических свойств жидкости, взаимодействие с твердым скелетом пористой среды при малых скоростях фильтрации.
Адамар Жак
В теории чисел Адамар доказал асимптотический закон распределения простых чисел (высказанный П. Л. Чебышевым). В теории дифференциальных уравнений занимался задачей О. Коши для гиперболических уравнений.