Главная Обратная связь

Дисциплины:






Режимы движения жидкостей



В 1880 г. Д.И.Менделеевым было высказано предположение о существовании двух отличающихся друг от друга режимов тече­ния. В 1883 г. О. Рейнольде экспериментально изучил эти режимы. Опыты показали, что при невысоких скоростях наблюдается ла­минарное (слоистое) течение без перемешивания частиц и пульса­ций скорости. Причем при течении отсутствует поперечное пере­мещение жидкости, ее частицы перемещаются почти по парал­лельным траекториям. При постоянном перепаде давления тече­ние стационарно (не зависит от времени).

При значительных скоростях наблюдается течение, в котором частицы жидкости перемещаются по достаточно сложным траекто­риям. Скорости движения меняются по величине и направлению, поэтому в потоке возникают вихри. Слои жидкости перемешивают­ся, а отдельные частицы совершают неупорядоченное хаотическое движение по сложным траекториям. Такое течение называется тур­булентным. Если в турбулентном потоке пустить по течению ка­пельку красителя, то окрашивается все сечение потока.

О. Рейнольдсом было установлено, что ламинарный режим тече­ния происходит при малых скоростях течения, поперечных размерах потока, плотностях и больших коэффициентах шероховатости. Тур­булентные режимы течения характеризуются большой скоростью, большим поперечным размером и малой вязкостью текущей среды. Рейнольдсом было введено число, названное впоследствии числом Рейнольдса (Re). Оно пропорционально отношению силы инерции к вязкости. В ходе испытаний было установлено, что в трубах кругло­го сечения напорных трубопроводов переход ламинарного течения в турбулентное происходит приблизительно при значении Re = 2300. При числах Re, меньших 2300, течение обычно бывает ламинарным, а при числах Re, больших 2300, — турбулентным. Критическое чис­ло Рейнольдса зависит от формы поперечного сечения канала. Для безнапорного течения в открытом русле Re = 900.

Примером турбулентного течения может служить процесс вы­текания газообразных продуктов сгорания из трубы котельной или печной трубы.

Пример ламинарного течения — это истечение воды из крана умывальника, если открыть очень малую струйку воды. Большинство течений, окружающих нас в природе, турбулентные. Ламинарные течения встречаются только в очень узких каналах, какими являют­ся капилляры кровеносных сосудов человека, или при течении жид­костей с большой вязкостью (например, мазута) в трубопроводах.

Ньютон в 1686 г. сформулировал закон вычисления касательной силы трения, действующей на единицу площади жидкости или стенки твердого тела, находящегося в жидкости, который был экспери­ментально доказан в 1883 г. профессором Н. П. Петровым. С его по­мощью можно определить, при каком значении коэффициента вяз­кости произойдет переход ламинарного течения в турбулентное.

Для воды коэффициент вязкости в системе СИ при температу­ре 20 °С равен 10~6 м2

В протяженных трубопроводах становятся существенными по­тери напора за счет трения жидкости о стенку трубы, приводя­щие к превращению части механической энергии в теплоту. Эта часть потерь напора называется потерями напора по длине трубы. К потерям напора приводят также повороты, резкие сужения, расширения и другие изменения геометрии трубы, способствую­щие вихреобразованию. Эти препятствия потоку называются мест­ными сопротивлениями. Значения коэффициентов местного со­противления приведены в справочной литературе.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...