Изучение стационарного течения жидкости по трубе переменного сечения
 Скачать 79.53 Kb.
|
|
Лабораторное занятие № 5 Тема: Изучение стационарного течения жидкости по трубе переменного сечения Цель занятия:экспериментальная проверка применимости уравнения Бернулли для случая течения воды по трубе переменного сечения. Необходимые приборы: трубка переменного сечения, вода, линейка Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы: Теоретические сведения. Стационарное течение идеальной жидкости по горизонтальной трубе описывается уравнением Бернулли:  где  – плотность жидкости; р1, υ1, р2, υ2 — давления и скорости жидкости в двух произвольных сечениях трубки S1 и S2. Расход жидкости (т. е. объем жидкости, протекающей через любое сечение трубки в единицу времени) рассчитывается по формуле: В данной работе изучается движение воды по горизонтальной трубе переменного сечения. В стационарном режиме при малых скоростях течения воды можно сделать допущение, что весь поток жидкости представляет единую трубку тока. Вода не является идеальной жидкостью, и поэтому экспериментально найденная зависимость расхода воды от перепада давлений (∆p=p2-p1) будет отличаться от теоретической, заданной уравнением (2). Относительная величина этого отклонения с учетом погрешностей эксперимента позволяет судить о возможности применения уравнения Бернулли к решению конкретных задач с заданным значением допустимых ошибок. Трубка переменного сечения, используемая в работе, изображена на рис. 1. Один конец трубки соединен резиновым шлангом с водопроводным краном. Протекающая через трубку вода с помощью другого шланга отводится в раковину или в мерный сосуд. В узком S2 и широком S1 сечениях горизонтальной трубки впаяны вертикальные трубки .Разность уровней воды в них при стационарном потоке воды показывает разность давлений воды на стенки горизонтальной трубки в данных сечениях. Верхние концы впаянных трубок шлангом, который опускается в раковину. Это предотвращает бесконтрольный выброс воды через трубки при слишком большой разности давлений ∆р. Скорость течения воды регулируется краном. Расход воды определяется с помощью мерного сосуда .  Рис.1 Измерения и обработка результатов Экспериментальная установка позволяет производить измерение расхода воды для заданной разности давления ∆р = р2–р1 между двумя фиксированными сечениями трубы. Расход воды определяется из измерений объема воды V, заполняющей мерный сосуд за время ∆t. 3адание . Произведите измерения Q для пяти значений ∆р черезкаждые 20 мм водяного столба (мм в.с.), начиная с ∆р =20 мм водяного столба. Следует выполнить не менее трех серий таких измерений. По полученным данным постройте график зависимости Qэксп = ʄ (∆р ) в координатах , то есть в двойном логарифмическом масштабе. На тот же график нанесите теоретическую зависимость, полученную по формуле (2), не забыв при вычислениях перевести [мм в.с.] в [Па]. Оцените случайную ошибку измерений. Данные измерений V, ∆t , ∆р , Vср, ∆tср и вычислений Qэксп, Qтеор и относительной ошибки косвенных измерений расхода жидкости ɛотн внесите в таблицу 1 и таблицу 2 для экспериментальных и расчетных данных, соответственно.   Вопросы для самоконтроля: 1. Объясните различие между теоретической и полученной вами экспериментальной зависимостью . Q = ʄ (∆р) 2. Изменятся ли результаты эксперимента, если изменить направление течения? 3. Как измеряются статическое и динамическое давления? 4. Чем определяется случайная ошибка эксперимента? Как повысить точность измерений? 5. Выведите формулы (1) и (2). |