Определяне на режима на шофиране на течност - лабораторна работа, страница 1
Визуалното наблюдение на пластинчатите и бурните режими на движение на флуиди.
Овладяването на метода за изчисление за определяне на режима на флуида.
Практическо изследване на движението на спад и газообразни флуиди показва, че има две коренно различни режими на потока: ламинарен и турбулентен режими.
Наличието на две рязко различни режима на шофиране на течност е била открита през 1839 и 1854. Немски инженер - хидромеханика на Хаген; Британският физик О. Рейнолдс през 1883 емпирично потвърди този факт.
режим ламинарен (от латинската ламина дума - слой) се характеризира с пластове над течността без разбъркване и без скорост на частиците и колебания в налягането. В този режим не движение напречно преместване течност опростява напълно определени граници слой, през който течността потоци. В постоянна главата ламинарен поток се нареди строго постоянен поток (в общия случай е възможно режим преходно поток). Ламинарен поток не може да се нарече irrotational поток, тъй като заедно с възвратно-постъпателно въртеливо движение възниква отделни течни частици относителните моментните центрове на въртене с определена ъглова скорост, но на индивида, водовъртежи ламинарен поток са потиснати вискозитета сили.
режим ламинарен движение се появява най-често в практиката, потокът е особено вискозни течности (масло, минерално масло, битум, масло и т.н.), при ниски скорости на потока в каналите напречно сечение незначително (движение вода през порите на почвата, капиляри и подобни) ,
Турбулентни режим (от латински turbulentus - разхвърлян) се характеризира с хаотично, нарушено движение на отделните течни частици интензивно въртене, напречна стена на вортекс и смесване колебания време в областта на скорост и полеви налягане при всяка точка в пространството, заемано от турбулентен поток. По принцип, когато турбулентен течност се движи напред режим, обаче, съставните частици имат не само аксиално, но също нормални до компонентите на канал ос на скоростта на вектор, така че преместване на отделни течни частици представляват пространствен неопределено извита траектория.
Турбулентно движение в природата и технологиите е по-често ламинарен, тъй като на практика обикновено има допълнителни условия, които водят да тече турбуленция, -. Flow неравномерно, местната хидравлично съпротивление, вибрация и така нататък режим турбулентен поток се наблюдава при шофиране нисковискозни течности (бензин, керосин, алкохол, киселина и т.н.), в повечето случаи, напояване и дренаж и хидравличен инженерната практика (движение вода в тръби, канали, реки и други подобни).
Критерий, който позволява да се определи режима на потока флуид, е броят на Рейнолдс - е мярка на сходство хидродинамичен че от физична гледна точка представлява съотношението на инерционните сили и вискозни и се определя от следното равенство:
където V - средна скорост на потока, м / сек; R = / P - хидравлична радиус - ефективното напречно съотношението сечение на мократа периметър на п, m; - кинематичен вискозитет течност коефициент m 2 / сек.
За кръгли тръби с диаметър г число на Рейнолдс се следната форма:
Тук г - вътрешен диаметър на тръбопровода, m.
Промяна на режима на движение на потока настъпва прекъсване, а други се дължи на факта, че един поток става нестабилен, а друг - става. В инженерната практика, режим на потока се определя чрез сравняване на броя на Рейнолдс със своята критична стойност. Има две стойности на номера: долната критична числото на Рейнолдс и горната критично число на Рейнолдс.
Когато Рейнолдс ламинарен поток е доста стабилна: изкуствен турбуленция поток и сътресения са подтиснати влияние на вискозни сили и ламинарен отново възстановена.
Когато Рейнолдс движение ще бъде бурен само.
В Рейнолдс номера (така наречения "преходна зона" или "критична") еднакво двата режима: потока може да бъде или ламинарен или турбулентен. Въпреки ламинарен смяна на режима в този диапазон числата на Рейнолдс е изключително крехка: достатъчно е най-малкото смущение поток и режима за ламинарен "унищожена" и става турбулентен (например, да бута, и др.). винаги е вярвал в практически изчисления, не е имало бурен преход зона.
За по-голямата част на хидравлични системи, работещи под реални производствени условия, установи следните общи критични стойности на броя на Рейнолдс:
ниска критична число на Рейнолдс = 2300;
горната критично число на Рейнолдс = 4000.
Редът на изпълнение
1. Отстранете термометър Т, 0 ° С, № намира в устройството 1 (вж. Фиг. 1) и да се определи кинематичен вискозитет
2. Създаване на канал 4 за течността на произволна накланяне на устройството от № 3 се (вж. Фиг. 4а).
3. Измерва се времето (в секунди) изместване на нивото на водата в резервоара от Н. разстояние
4. Данните за измерване за определяне:
а) скорост на потока от следната зависимост
Числени стойности на напречното сечение на резервоар А и В се определят от борда на устройството № 3.
б) средната скорост на потока (стойността на сечение и диаметър D за допълнителни изчисления, както е определено от борда на устройството № 3)
в) номер уравнението на Рейнолдс (2).
5. завой № устройство 3 в неговата равнина на 180 0 (вж. Фиг. 4Ь) и се повтаря опит стр 3 ... 5.
6. експериментални данни, записани в таблицата. 8 (вж. Допълнението).
7. За да се направят изводи за тази работа.
Наблюдение на течни потоци с различна структура и идентифицират факторите, които влияят на структурата.
Има два режима на флуида: ламинарен (пластове) и турбулентен (завихряне).
В режим на ламинарен поток линия са напълно определя от формата на канала, през който течността потоци. флуидни частици се движат по паралелни пътеки, не напречно движение, така че потокът има слоеста структура. Ламинарен поток е добре подредени и постоянен главата - строго постоянен поток, въпреки че не може да се нарече irrotational: едновременно с се осъществява въртеливо движение на отделните частици от течността по отношение на неговите моментните центрове на въртене на транслационно движение.
Когато турбулентен поток движение на отделните частици на течност като хаотично, нарушено движение на молекулите на газа, така че движението на флуида е обикновено случаен характер. В турбулентен поток вектора на скоростта не само аксиално, но също нормално компоненти ос на канала, така че заедно с основната надлъжна движение по същество напречно течност движение и въртеливо движение на отделни обеми от течност, което води до интензивна вихър проливането поток като цяло. Cross-течност смесване предизвиква пулсация на налягането и скоростта, с която по-горе параметри във всяка точка на потока постоянно се променя с течение на времето.
Когато рязка промяна в напречно сечение или посока на стената му канал разделя транзит струя. пръстеновиден струя prostanstvo на между транзит и стената на канала се образува от интензивна вихър отделяне зона - обращение (ролка) зона.
За визуално наблюдение на модел на потока се използва, белязани частици (например, алуминиев частици) или оцветени (например, мастило или мастилено) потоци. При стационарно състояние (равновесно състояние) по време на текущия ред съвпада с траекторията на частицата, а не си форма се променя с времето, средните стойности на скоростта и налягането във всяка точка на потока също е постоянна във времето. В този случай скоростта на потока, т.е. количеството на преминаване на течност през предварително определен участък в единица време също се променя във времето.
Устройство Описание № 3
№ апарат 3 има прозрачен корпус (фиг. 4), резервоари 1 и 2 с стена 3 енергогасителя охлаждащата смущение в струи флуид от падане и въздушни мехурчета плаващ а. Резервоарите са свързани с канали 4 и 5 от същите секции. В края на стената на канал 4 е снабдена с прорез 6 и противоположния край на канал 5 - решетка (с множество преградни дупки) 7. Устройство напълнена с вода, съдържаща микроскопични частици от двуалуминиев триоксид за визуализация на потока. Нивото на водата в резервоара 2 се измерва по скала 8.
Устройството работи по следния начин. позиции на устройството, показано на фиг. 4, а, Ь, въвеждане чрез левия канал към долния резервоар вода измества въздуха под формата на мехурчета в горната резервоара. Следователно, налягането на входа на канала (в долната част на горния резервоар) и над течността в долния резервоар се изравни и изтичане възниква под влиянието на постоянна глава Н, генерирани течна колона в левия канал. Това гарантира стабилно (постоянен дебит с течение на времето) на движение на флуида. Освен това, в канала 4 е избран режим ламинарен поток поради ниските скорости на потока, поради разликата в висока устойчивост 6. От своя страна, ниско хидравлично съпротивление на решетка 7 осигурява турбулентен поток в канала 5 поради високи скорости (виж фиг. 4В). Потреблението може да бъде намален чрез накланяне на самото устройство.
В случаите, посочени на фиг. 4, A, D, Е в каналите 4 и 5, там е нестабилна (с променливо налягане и скорост на потока) движението на течност поради въздушни резервоари съединение кухини директно. Това ви позволява да следите промяната в структурата на потоци в процеса на намаляване на скоростта им на нула.
Характеризира се с коефициент на топлинно разширение на обемно разширение [1 / C 0], което е относително изменение в обема с промени в температурата от една степен и постоянно налягане:
където t - промяна на температурата.
Вискозитет е собственост на течността устои изместване (приплъзване) на неговите слоеве (или частици). Вискозитетът води до вътрешни сили на триене между съседни слоеве от течност, протичащи с различни скорости. Тя характеризира степента на флуиден поток, на мобилността на неговите частици. С увеличаване на налягането се увеличава вискозитета на течности. Въпреки това, зависимостта на налягането на вискозитет е важно само при високи диференциални налягания (десетки megapascals). Във всички останали случаи, ефектът от натиск върху вискозитета не могат да бъдат пренебрегнати. С увеличаване на температурата на течността вискозитет намалява значително и вискозитет газ - увеличаване. Ако течността не се движи, вискозитета не се показва. Ето защо, когато равновесните решения на проблема с течности не може да се вземат под внимание. Когато течността движение е необходимо да се вземат предвид силите на триене, които възникват в резултат на вискозитет. Вискозитетът на оценява динамичен коефициент на вискозитет [Pas], което е съотношението на срязване стрес вътрешно триене в праволинейно движение на градиента на скоростта на флуид по протежение на нормални и кинематичен вискозитет на [m2 / S]. Последно е отношението на коефициента на динамичен вискозитет за плътност на течности :
Така, вискозитетът зависи от вида на течност и температурата и е независимо от условията на потока течност (за разлика турбулентен динамичен вискозитет!).
Повърхностно напрежение - свойството да образуват течни-ти слой повърхности взаимно привличане молекули - се характеризира с коефициент на повърхностното напрежение [N / m], която е равна на енергията на образуване на единица площ на интерфейса.
Следващата таблица. 1 показва стойности ,,, , някои zhidkos-TEI при 20 0 С