Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК РУХУ РІДИНИ І ВИЗНАЧЕННЯ ДЕЯКИХ ФІЗІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ РІДИНИ

Мета роботи: Дослідження режимів руху рідини по прямому трубопроводу, визначення основних характеристик руху - витрати і швидкості, розрахунок критерію Рейнольдса, визначення густини, кінематичного і динамічного коефіцієнтів в’язкості і вивчення впливу температури на ці величини.

Теоретичні передумови до виконання роботи

Виділяють три режими руху рідини: ламінарний, перехідний і турбулентний. Наочне уявлення про характер режимів руху і їхніх ознак можна одержати, якщо провести дослідження цих режимів на установці, яка схематично зображена на рис.3.1. Якщо струминка підфарбованої рідини не змішується з основною масою рідини, то режим руху вважається ламінарним, в іншому випадку – турбулентним.

Кількісно режим руху характеризується величиною критерію Рейнольдса (Re), який визначається за формулою:

, або (3.1)

де w - швидкість руху рідини, м/с;

r - густина рідини, кг/м³;

d_e - еквівалентний діаметр перерізу труби, м;

m - динамічний коефіцієнт в’язкості рідини або газу, Па×с;

n - кінематичний коефіцієнт в’язкості, м²/с.

Для визначення швидкості руху рідини необхідно знати витрату рідини (м³/с), яку визначають за допомогою мірного циліндру і часу, за який в мірний циліндр натече вода.

(3.2)

В результаті досліджень установлено, що режим руху буде стійко ламінарним, коли число Рейнольдса в даних умовах менше за 2300. Коли число Рейнольдса перевищує 10000, то режим стійко турбулентний. Проміжні значення Re відповідають перехідному режимові.

Характер руху істотно впливає на втрати енергії при русі, які в свою чергу залежать від коефіцієнту тертя l.

При ламінарному русі коефіцієнт тертя може бути підрахований за формулою:

l = (3.3)

де А – коефіцієнт, який залежить від перерізу каналу (для круглого перерізу дорівнює 64);

при турбулентному русі:

а) для гідравлічно гладких труб (скляні, мідні, свинцеві)

l = (3.4)

б) для гідравлічно шорстких труб (стальні, чавунні) коефіцієнт тертя підраховують або за формулою

(3.5)

або за графічною залежністю l від Re i величини d_e/e, де е – абсолютна шорсткість труби (довідкові дані, залежить від матеріалу труби і його стану).

Аналіз наведених залежностей показує, що характер руху рідин та газів, втрати енергії при русі, коефіцієнт тертя залежать від таких фізичних характеристик рідини, як її густина та в’язкість. Ці величини залежать від зовнішніх умов – температури та тиску. Вплив температури на густину та в’язкість рідини досліджується в даній роботі.