Meghatározása vezetési módok folyadék - laboratóriumi munka, 1. oldal
Vizuális megfigyelése a lamináris és turbulens rezsimek folyadék mozgás.
Mastering számítási módszer meghatározására vízjárás.
Gyakorlati vizsgálata a mozgás a csepp és a gáznemű anyagok azt mutatja, hogy két alapvetően különböző áramlási rendszerek: lamináris és turbulens rezsimek.
A két meglévő élesen elkülönülő vezetési mód folyékony fedezték fel 1839-ben és 1854. Német mérnök - hidromechanika Hagen; Brit fizikus O. Reynolds 1883 empirikusan megerősítette ezt a tényt.
Lamináris mód (a latin szó lamina - réteg) jellemzi egy rétegezett, mint a folyékony keverés nélkül, és anélkül, részecske sebesség és nyomás ingadozása. Ebben az üzemmódban, nincs mozgás keresztirányú elmozdulás áramvonalakat teljesen meghatározott ágyban határokat, amelyen keresztül a folyadék áramlik. Az állandó fej lamináris áramlást megrendelt szigorúan folyamatos áramlását (általános esetben lehetséges tranziens áramlási rendszer). Lamináris áramlás nem nevezhető lehessen beállítani áramlás, mivel együtt a dugattyús forgómozgásával történik külön folyékony részecskék relatív pillanatnyi forgási középpontját egy bizonyos szögsebességgel, de az egyes lamináris áramlás örvények elnyomják viszkozitása erők.
Lamináris mozgás módba lép fel leggyakrabban a gyakorlatban, az áramlás különösen viszkózus folyadékok (olaj, ásványi olaj, bitumen, olaj, stb), alacsony áramlási sebességek a csatornák keresztmetszete kisebb (a víz mozgását a talajon keresztül pórusokat, kapillárisokat és ehhez hasonlókat) .
A turbulens rendszer (a latin turbulentus - rendetlen) jellemzi kaotikus, rendezetlen mozgást az egyes folyékony részecskék intenzív forgatás, a keresztirányú örvény kialakulását és keverési idő ingadozások sebességterének és a nyomás a területen bármely pontján az elfoglalt terület a turbulens áramlás. Általában, amikor egy viharos folyadék halad előre üzemmódban, azonban az alkotó részecskék nem csak tengelyirányú, hanem a normális, hogy a csatorna tengelyére komponensei a vektor sebessége, így a mozgó az egyes folyékony részecskék képviselik a térbeli végtelenségig íveit trajektória.
Turbulens mozgást természet és a technológia sokkal gyakoribb lamináris, mert a gyakorlatban rendszerint vannak további feltételeket, amelyek a turbulenciák keletkeznek, -. Flow egyenetlen, a helyi hidraulikai ellenállás, vibráció és így tovább turbulens áramlás figyelhető meg, amikor a vezetés alacsony viszkozitású folyadékok (benzin, petróleum, alkohol, sav, stb), a legtöbb esetben, öntöző- és vízelvezető és a hidraulikus mérnöki gyakorlatnak (vízmozgás a csövek, csatornák, folyók és hasonlók).
Kritérium, amely lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a folyadék áramlási rendszer, a Reynolds-szám - egy intézkedés a hidrodinamikus hasonlóság, hogy a fizikai szempontból arányát jelenti a tehetetlenségi és viszkózus erők és határozza meg a következő összefüggést:
ahol V - az átlagos áramlási sebesség, m / s; R = / P - hidraulikus sugár - a hatásos keresztmetszeti területének aránya nedvesített kerület n, m; - kinematikus folyadék viszkozitási együtthatót m 2 / s.
A kerek csövek d átmérőjű Reynolds száma a következő alakú:
Itt d - belső átmérője a csővezeték, m.
Megváltoztatása mód folyadékáramlás lép fel szakaszosan és mások annak a ténynek köszönhető, hogy az egycsatornás instabillá válik, és egy másik - válik. A mérnöki gyakorlatban a vízjárás összehasonlításával határozzuk meg a Reynolds szám a kritikus értéket. Két értékei szám: az alsó kritikus Reynolds szám és felső kritikus Reynolds-szám.
Amikor Reynolds lamináris áramlás elég stabil: mesterséges áramlási turbulencia és zavarások elnyomja befolyása viszkózus erők és lamináris ismét helyreáll.
Amikor Reynolds mozgása csak akkor lenne turbulens.
A Reynolds-számok (az úgynevezett „átmeneti zóna” vagy „kritikus”) egyformán mindkét üzemmódban: az áramlási lehetnek lamináris vagy turbulens. Azonban lamináris rendszerváltás ebben a tartományban Reynolds-számok rendkívül törékeny: elegendő legkisebb kellemetlenség áramlás (. Pl push, stb), és a lamináris rezsim „elpusztult”, és képes lesz viharos. Mindig úgy gondolta, a gyakorlati számításokban, volt egy viharos átmeneti zóna.
A legtöbb hidraulikus rendszerekben tényleges termelési feltételek mellett, meghatározza a következő közös kritikus értékei Reynolds-szám:
alsó kritikus Reynolds-szám = 2300;
felső kritikus Reynolds-szám = 4000.
Az, hogy a teljesítmény
1. Vegye ki a hőmérőt t, 0 C, № található az 1 készülékben (lásd. Ábra. 1), és hogy meghatározzuk a kinematikus viszkozitást
2. Csatorna létrehozása 4 a folyadék egy tetszőleges döntésével a készüléket a № 3 önmagában (lásd. Ábra. 4a).
3. Mérjük az időt (másodpercben) elmozdulása a víz szintje a tartályban olyan távolságra H.
4. A mérési adatok meghatározása:
a) áramlási sebesség által a következő összefüggés
Számszerű értékeit a keresztmetszet a tartály A és B által meghatározott tábla az eszköz № 3.
b) az átlagos áramlási sebességét (az érték a keresztmetszeti területe , és d átmérője a további számítások szerint meghatározva a táblán a készülék № 3)
c) a Reynolds-szám (2) egyenlet.
5. Kapcsolja № 3 készülék annak síkjában 180 0 (lásd. Ábra. 4b) és ismételje tapasztalatok pp 3 ... 5.
6. A kísérleti adatokat rögzítik a táblázatban. 8 (lásd. Függelék).
7. következtetéseket levonni ezt a munkát.
Megfigyelés a folyékony áramok különböző szerkezetű és azonosítására befolyásoló tényezők a szerkezet.
Két mód a folyadékáramlás: lamináris (rétegelt) és turbulens (vortex).
A lamináris áramban line üzemmódban teljesen határozza meg a formáját a csatorna, amelyen keresztül a folyadék áramlik. folyadék részecskék mentén mozognak párhuzamos utak, nincs keresztirányú mozgás, így az áramlás van egy réteges szerkezetet. Lamináris áramlás egy jól rendezett és állandó fej - szigorúan állandó áram, bár nem nevezhető lehessen beállítani: egyidejűleg a transzlációs mozgás zajlik a forgómozgást az egyes részecskék a folyadék tekintetében a pillanatnyi forgási középpontját.
Amikor egy turbulens áramlás mozgását egyes részecskék egy folyadék, mint egy kaotikus, rendezetlen mozgás a gázmolekulák, így a mozgás a folyadék is lényegében véletlenszerű természetű. A turbulens áramlás a sebesség vektor nem csak tengelyirányú, hanem a normális, hogy a csatorna tengelyére alkatrészek, így együtt a fő hosszirányú mozgás lényegében keresztirányú folyadék mozgását, és forgómozgásának egyedi mennyiségű folyadék, ami egy intenzív örvényleválást áramlási egészére. Kereszt-folyadék keveredés okoz pulzáló nyomásnak és a sebesség, amellyel a fenti paraméterek bármely ponton az áramlási folyamatosan változik az idő múlásával.
Amikor egy éles változás a keresztmetszet, vagy csatorna irányában a fal választja tranzit jet. A gyűrű alakú jet prostanstvo közötti tranzit és a csatorna fala van kialakítva egy intenzív örvényleválás zóna - a keringésben (görgő) területen.
A vizuális megfigyelése az áramlási mintázat használt, jelzett részecskéket (például, alumínium-oxid részecskék) vagy színes (például tinta vagy) folyamokat vagy áramokat. Egyensúlyi állapotban (steady-state) során az aktuális sor egybeesik a pályáját a részecske, és nem annak alakja megváltozik az idő múlásával, az átlagos értékek a sebesség és a nyomás minden pontján az áramlás is időben állandó. Ebben az esetben az áramlási sebesség, vagyis a folyadék mennyiségét áthaladó előre meghatározott részén egységnyi idő alatt is változik az időben.
Készülék Leírás № 3
№ 3 berendezésben van egy átlátszó burkolat (ábra. 4), a tartály az 1. és 2. egy 3 falon letisztulása gyorshűtő perturbáció a folyadéksugárral leessen és lebegő légbuborékok. A tartályok vannak összekötve csatornák 4. és 5. azonos szakaszok. A végén a csatorna fala 4 el van látva egy réssel 6, és a másik végét a csővezeték 5 - rács (egy több válaszfallal lyukak) 7. Berendezés vízzel feltöltött mikroszkopikus alumínium-oxid részecskéket az áramlás vizualizációs. A víz szintje a tartályban 2 skálán mérve 8.
A berendezés a következőképpen működik. Az eszköz ábrán látható helyzetet. 4, a, b, keresztül belépő a bal csatorna az alsó tartály víz kiszorítja levegő buborékok formájában a felső tartályba. Ezért, a nyomás a csatorna bemeneténél (alján a felső tartály), és a folyadék feletti alsó tartályban is kiegyenlítjük és így a lejárati történik hatása alatt állandó fej H, generált folyadék oszlop a bal csatorna. Ez biztosítja a folyamatos (állandó áramlási sebesség időben) a folyadék áramlását. Ezen túlmenően, a 4 csatorna le van állítva a lamináris áramlás rendszer miatt alacsony áramlási sebességek miatt a nagy ellenállás rés 6. Másfelől, a kis hidraulikus ellenállása a rács 7 biztosítja turbulens áramlás a csatorna 5 miatt nagy sebességgel (lásd a 4B.). A fogyasztás csökkenthető megdöntésével maga az eszköz.
Az említett esetekben látható. 4, A, D, E a 4. és 5. csatornák ott van a bizonytalan (változó nyomással és áramlási sebességgel) a folyadék mozgása miatt közvetlen légi tartályok vegyületet üregek. Ez lehetővé teszi, hogy nyomon kövesse a változás szerkezete folyamok a folyamat csökkenti a sebességet nullára.
Jellemző a hőtágulási együtthatója volumetrikus expanzió [1 / C 0], amely a relatív térfogatváltozás a hőmérséklet változására 1 fokos és állandó nyomás:
ahol t - hőmérséklet-változás.
Viszkozitás egy tulajdonsága a folyékony ellenállni eltolódás (slip) rétege (vagy részecskék). A viszkozitás ad okot, hogy a belső közötti súrlódási erők a szomszédos rétegek áramló közeg eltérő sebességgel. Ez jellemzi a mértéke folyadékáramlás, a mobilitása a részecskék. A növekvő nyomás a folyadék viszkozitása növekszik. Azonban, a nyomás függését viszkozitás fontos csak nagy nyomáskülönbséggel (több tíz megapascal). Minden más esetben, a nyomás hatása a viszkozitás nem lehet figyelmen kívül hagyni. Ahogy a hőmérséklet növekszik folyadék viszkozitása jelentősen csökken és a gáz viszkozitása - növekszik. Ha a folyadék nem mozog, a viszkozitás nem jelenik meg. Ezért, amikor az egyensúlyi megoldások a probléma folyadékok nem lehet figyelembe venni. Amikor a folyadék mozgása szükséges figyelembe venni a súrlódási erőket, amelyek miatt előforduló a viszkozitással. A viszkozitása az értékelt dinamikus viszkozitási együtthatót [Pas], amelyek az aránya nyírófeszültség belső súrlódás egyenes vonalú mozgás, hogy a folyadék sebessége gradiens mentén normális és a kinematikus viszkozitást [m2 / s]. Utoljára az aránya a dinamikus viszkozitási együttható a folyadék sűrűsége :
Így, a viszkozitás függ a folyadék típusát és annak hőmérsékletét és független a közegáramlási feltételek (szemben a turbulens dinamikus viszkozitás!).
Felületi feszültség - tulajdonát képező folyékony-edik réteg felületek kölcsönösen vonzó molekulák - jellemzi együtthatóval felületi feszültség [N / m], amely egyenlő a képződési energiája egységnyi területen a felület.
Az alábbi táblázat tartalmazza. Az 1. ábra a értékek ,,, , néhány zhidkos-Tei 20 0 C-on