Експериментальна аерогідродинаміка та гідравліка
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
ками передається на друге коліно манометра статичний тиск. За різницею рівнів рідини в колінах диференційного рідинного манометра і визначається швидкість потоку в даній точці. У більшості випадків такі комбіновані насадки мають сферичну головну частину.
Так як отвори для прийому тисків неможливо сумістити, то тиски P1 і P2 практично вимірюються в різних точках потоку. Ця обставина є однією з причин, які створюють систематичну похибку комбінованого насадка. На точність впливають також розміри отворів та ретельність їх виконання. У звязку з цим швидкість потоку при її визначенні за допомогою комбінованого насадка обчислюється за такою формулою:
,
де К - коефіцієнт, величина якого визначається для кожного насадка експериментальним шляхом (тарування насадка). Найчастіше величина .
Рис.5. Комбiнований насадок i диференцiйний манометр
До приладів для замірювання кількості (обєму, ваги) рідини відносяться вимірні баки, механічні лічильники, а також різноманітні прилади, в яких використовується звуження потоку.
Вимірювання витрат за допомогою обємних вимірників
За допомогою вимірника обєму 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 пєзометрів: пєзометр 7 - трубка для вимірювання повного напору (трубка Піто); пєзометр 6 призначений для вимірювання статичного тиску в цьому перерізі; пєзометри 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 пєзометрів 3, 4, 6, 7, обємним 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 - пяти 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 обємні 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 - обєм 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 пєзометрах, 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
№ ВимiруПокази п?зометрiвDн, смDНв, см?j, сWj, см 3Qj, см 3/сQcр, см 3/сVc, м/сVp, м/сQB, м 3/сmB н3, смн4, смн5, смн6, см 1 2 3 4 5
1.3 Режими руху рідини
Дослідження механізму руху вязкої 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, зявляються 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<V