В этой статье описана процедура проведения лабораторного эксперимента по определению критического числа Рейнольдса для потока в трубе при различных условиях нагнетания.
Число Рейнольдса – это отношение инерционной силы текущей жидкости к вязкой силе жидкости. Инерционная сила жидкости может быть выражена как :
Инерционная сила, Fi = масса X ускорение
= (плотность X объем) X (скорость / время)
= (плотность X площадь) X (скорость X скорость)
Вязкая сила, Fv = напряжение сдвига X площадь
Таким образом, число Рейнольдса определяется по формуле :
Где, v = скорость потока жидкости
D = диаметр стеклянной трубки
Необходимое оборудование
- Емкость, наполненная водой
- Небольшой резервуар, заполненный цветной жидкостью или красителем
- Стеклянная трубка с раструбным входом
- Измерительный резервуар
- Регулирующий клапан на выходе из стеклянной трубки и на входе в инжектор красителя
- Секундомер
Оборудование для эксперимента Рейнольдса
Процедура испытания
Процедура эксперимента Рейнольдса следующая:
- Наполните резервуар водой и оставьте его на некоторое время – вода в резервуаре должна прийти в состояние покоя.
- Теперь заполните резервуар красителем (обычно раствором перманганата калия), который представляет собой не что иное, как окрашенную жидкость. Весовая плотность красителя должна быть такой же, как у воды.
- Запишите температуру воды.
- Пустите поток через стеклянную трубку с очень малой скоростью, частично открыв выпускной клапан стеклянной трубки.
- Когда поток станет стабильным, откройте впускной клапан инжектора красителя и дайте окрашенной жидкости протечь через стеклянную трубку.
Рабочее состояние аппарата Рейнольдса
- Наблюдайте за появлением нити красителя в стеклянной трубке и запишите тип потока, полученного для данного конкретного разряда.
- Возьмите секундомер и запишите объем воды, набранный при измерении за определенный промежуток времени.
- Повторите описанную выше процедуру для различных скоростей потока и рассчитайте число Рейнольдса для каждого типа потока.
Наблюдения
При прохождении цветной жидкости через стеклянную трубку необходимо провести следующие наблюдения
жидкости через стеклянную трубку.
Проверьте образование или появление нити красителя в стеклянной трубке при различных скоростях и запишите тип потока, основываясь на его внешнем виде в трех нижеприведенных случаях.
Случай 1: Если нить красителя образует прямую линию, то это называется
называется ламинарным потоком.
Случай 2: Если нить красителя течет слегка волнообразно, то это называется переходным потоком.
Случай 3: Если нить красителя при прохождении диффундирует по всему поперечному сечению трубки, то это называется турбулентным потоком. Все эти три потока представлены на рисунке ниже.
Типы потоков в трубке
Диаметр стеклянной трубки, D =
Размеры измерительного резервуара (ширина и ширина) =
Таблица 1: Наблюдения в эксперименте Рейнольдса
S.no
Наблюдаемый тип потока
Время (t) (секунды)
V, Объем воды, собранной за t секунд
( m3 )
Разряд (Q)
(м3/сек)
Скорость, v
(м/сек)
Число Рейнольдса, Re
1
Ламинарный
2
Переход
3
Турбулентный
Расчеты
Объем воды, собранной в резервуаре за t секунд, V = площадь резервуара
X подъем уровня воды за t секунд
Расход, Q = Объем / время
Скорость потока, v = Расход / площадь стеклянной трубки
Число Рейнольдса, Re =
Результат
Число Рейнольдса потока =
Читайте далее:- Ламинарный поток и турбулентный поток.
- Какие существуют типы течения жидкости в трубах?.
- Что такое течение в открытом канале? Типы течения в открытых каналах.
- 5 основных типов клапанов в водопроводной системе.
- СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ.
- Какие существуют важные типы приспособлений для труб?.
- Параметры конструкции осадочного резервуара.