Експериментальна установка

Експериментальна установка, схематично зображена на рис. 5. Вода з водопроводу подається у витратний бак 1. Подача води регулюється вентилем 2.

Із витратного баку 1 вода по скляній трубі 3 діаметром d=3210^-3 м надходить до буферного баку 4 і зливається з нього через регулюючий вентиль 5 і ротаметр 6 у приймальний колодязь 7. Із ємності з фарбою 8 через кран 9 підфарбована струмина рідини надходить до скляної труби.

Вимірювання температури води (для визначення її в’язкості і густини) здійснюється за допомогою термометра 10.

Втрати напору за довжиною труби знаходяться за показниками п’єзометрів 11.

Для отримання достовірних результатів важливо досягти стабілізації потоку у скляній трубі і узгодження витрати фарби і води. З цією метою прийняті наступні міри.

Для досягнення спокійного входу води у витратний бак вхідний отвір виконаний із плавним розширенням. Потім, для подальшого заспокоєння, вода проходить через перфоровану перегородку і рівномірно надходить до скляної труби через повільне звуження. Постійний рівень води у баку підтримується за допомогою переливної перегородки.

Узгодження витрат фарби і води досягається шляхом регулювання подачі фарби краном 9.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДІВ ТА ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

Відкрити вентиль 2 подачі води у витратний бак (вентилі 5 і 12 повинні бути закритими). По досягненню рівня переливної перегородки прикрити вентиль 2, залишаючи незначну подачу води. Відкриттям вентиля 5 встановити по ротаметру 6 мінімальну витрату води. Для пуску підфарбованого струменя поступово відкривати кран 9, для отримання чіткого обрису підфарбованого струменю. Наявність чіткого підфарбованого струменю вказує на ламінарний режим руху.

При цьому слід записати показання ротаметра, п’єзометрів і температури.

Повільно відкриваючи вентиль 5 і спостерігаючи за поведінкою струменя фарби у потоці води, зафіксувати перехід потоку від ламінарного режиму до турбулентного. При цьому необхідно регулювати відкриття крану 9 і вентиля 2, не дозволяючи рівню води у баку опускатися нижче рівня переливної перегородки. Для перехідного (критичного) режиму зняти показання ротаметра и п’єзометрів.

По закінченні досліджень закрити кран подачі фарби 9, закрити вентиль 2 подачі води, відкрити вентиль 12 для повного зливу води з бака.

Після цього приступити до обробки отриманих результатів.

1. Визначити за графіком ротаметра витрату води (рис. 6)

2. Визначити за табличними даними кінематичну в’язкість (див. табл. 2)

3. Визначити площу поперечного перетину скляної труби:

, (1)

де d  внутрішній діаметр скляної труби, м.

4. Визначити середню швидкість руху води у скляній трубі

, (2)

де Q  витрата води, м³/с.

5. Визначити число Рейнольдса

, (3)

де - кінематична в’язкість, м²/c.

6. Визначити втрати напору h_тр за довжиною труби при ламінарному русі, які пропорційні першому ступеню швидкості:

, (4)

де к₁  коефіцієнт пропорційності, який залежить від розмірів труби і властивостей рідини ( ).

7. Визначити втрати напору h_тр за довжиною труби при турбулентному русі, які пропорційні квадрату швидкості:

, (5)

де к₂  коефіцієнт, який у загальному випадку залежить від числа Re і шорсткості стінок труби (0,85).

8. Отримані результати занести до табл.1.

Таблиця 1

Експериментальні і розрахункові дані

№	Показники	од. вим.	Досліди
			1	2	3
1	Режим руху		ламінарний	перехідний критичний	турбу- лентний
2	Показання ротаметра	под.
3	Витрата рідини, Q	м3/c
4	Діаметр труби	м
5	Площа перерізу	м2
6	Середня швидкість у трубі, 	м/с
7	Втрати напору hтр	м
8	Температура води, t	С
9	Кінематичний коефіцієнт в’язкості, 	м2/c
10	Число Рейнольдса, Re

Таблиця 2

Теплофізичні параметри води при р=760 мм рт. ст.

t, 0С	ρ, кг/м3	Ср, 103 Дж/(кг 0С)	λ, 10-2, Вт/(м 0С)	ν, 10-6, м2/с	β, 10-4, 1/0С	Pr
0	999,9	4,21	55,1	1,789	0,63	13,67
10	999,7	4,20	57,5	1,306	0,70	9,52
20	998,2	4,19	60,0	1,006	1,82	7,02
30	995,7	4,18	61,8	0,805	3,21	5,42
40	992,2	4,18	63,4	0,659	3,87	4,31
50	988,1	4,18	64,8	0,556	4,49	3,54
60	983,2	4,18	66,0	0,478	5,11	2,98
70	977,8	4,19	66,8	0,415	5,70	2,55
80	971,8	4,20	67,5	0,365	6,32	2,21
90	965,3	4,21	68,1	0,326	6,95	1,95
100	958,4	4,23	68,3	0,295	7,52	1,78

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Мета роботи.

2. Схема установки.

3. Таблиця з експериментальними і розрахунковими даними.

4. Висновки.