Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Гидравлика
Посмотреть оригинал

Относительный покой жидкости во вращающемся сосуде

Цель работы

Исследование зависимости формы свободной поверхности жидкости от угловой скорости вращения цилиндрического сосуда относительно его вертикальной оси симметрии.

При выполнении работы необходимо:

  • • экспериментально определить z0 on и горизонтальные координаты точек кривой свободной поверхности жидкости, вращающейся вместе с сосудом с угловой скоростью
  • • теоретически определить z0Teop при значении взятом из опытов;
  • • сопоставить опытные и теоретические значения величин z0;
  • • сопоставить глубину параболоида вращения при двух различных угловых скоростях со
  • • построить теоретические и опытные кривые свободной поверхности равномерно вращающейся жидкости при двух различных угловых скоростях со
  • • определить частоту вращения сосуда со по известным из опыта координатам свободной поверхности z0on.

Описание опытной установки

Исследования проводятся на установке ГД-2, позволяющей экспериментально определить форму свободной поверхности жидкости во вращающемся сосуде (рис. 4.3). Установка состоит из корпуса (1), цилиндрического сосуда (2) радиусом г = 0,08 м, заполненного на 0,6 своей высоты маслом и приводимого во вращение через червячный редуктор электродвигателем, измерительной иглы (3), рукояти (4), шкал (5) и (6), размещенных на направляющей (7) рукояти (8), панели (9) с расположенными на ней тумблером и лампочкой (11), индикатора (12) для регистрации частоты вращения сосуда с жидкостью, регулятора частоты вращения (13).

Методика и порядок проведения испытаний

Поворотом тумблера (10) (рис. 4.3), расположенного на панели (9), включается электродвигатель и приводится во вращение сосуд (2) с жидкостью.

Вращением регулятора (13) устанавливается заданная частота вращения сосуда, величину установленной частоты вращения определяют по стрелочному счетчику оборотов (12).

Через 2-3 мин, т.е. после того как жидкость в сосуде придет в состояние относительного покоя (по отношению к стенкам вращающего сосуда), начинают производить измерения координат свободной поверхности жидкости. Для этого вращением рукояти (4) мерную иглу (3) устанавливают так, чтобы ось иглы совпадала с осью сосуда (отметка "0" на горизонтальной шкале). Затем вращением рукояти (3) измерительную иглу опускают до соприкосновения её острия со свободной поверхностью жидкости и производят отсчет по нониусу иглы. После этого иглу поднимают вверх и перемещают в горизонтальном направлении (влево или вправо от оси сосуда) на 1 см и снова опускают до соприкосновения её острия со свободной поверхностью, берут отсчет по нониусу с точностью до 0,1 мм.

Схема опытной установки ГД-2

Рис. 4.3. Схема опытной установки ГД-2:

  • 1 - корпус; 2 - цилиндрический сосуд; 5 - измерительная игла;
  • 4,8 - рукояти, 5,6 - шкалы; 7 - направляющая, 9 - панель; 10 - тумблер; 11 - лампочка; 12 - индикатор; 13 - регулятор; 14 - штанга

Аналогичные измерения проводят для ряда других точек, расположенных вдоль радиуса сосуда (7...8 точек).

Регулятором (13) изменяют частоту вращения сосуда с жидкостью и повторяют все измерения.

По окончании измерений необходимо выключить тумблер (10). Данные измерений заносят в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Измерение координат свободной поверхности

ТОЧКИ

Отсчет по горизонтальной шкале, см

Отсчёт по вертикальной шкале, см

iii =

ГЬ =

п, =

ГЬ =

Обработки результатов измерений

С помощью экспериментально полученных данных вычисляют zoon при различных частотах вращения сосуда П и п2 относительно горизонтальной плоскости, проходящей через низшую точку свободной поверхности как разность отсчетов по вертикальной шкале, соответствующих данной точке свободной поверхности и положению иглы в центре сосуда.

По формуле (4.4) вычисляют теоретические значения z0Teop поверхности относительно горизонтальной плоскости, проходящей через низшую точку свободной поверхности, при этом берется гтеор = гоп.

Расхождение в процентах между величинами z0on и z(trcop подсчитывают по формуле

Результаты вычислений заносят в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Определение отметок свободной поверхности

точки

Расстояние от точки до оси вращения г, м

Угловая скорость вращения сосуда to, рад/с

Отметки свободной поверхности, м

Расхождение между zoom и ^Отсор»

Пэ =

Пэ =

ZO on

ZO тсор

Z0 ом

Z() тсор

П1 = Пэ =

и

с

И

с

Пэ = П2 =

На графике в масштабе 1:2 строят теоретические и экспериментальные кривые свободной поверхности жидкости z0on = f(r) и z() теор = f(r), используя карандаши различного цвета.

По формуле (4.4) и величине z0on третьей серии измерений вычисляют угловую скорость вращения сосуда со, а затем из зависимости

вычисляют частоту вращения п сосуда с жидкостью.

Контрольные вопросы

  • 1. Какие силы действуют на жидкость при абсолютном покое?
  • 2. Какие силы действуют на жидкость в случае её относительного покоя?
  • 3. Какую форму принимает свободная поверхность жидкости в случае абсолютного и относительного покоя жидкости?
  • 4. Как определить глубину параболоида вращения?
  • 5. От чего зависит глубина параболоида вращения?
  • 6. Каково уравнение поверхности равного давления в случае абсолютного и относительного покоя жидкости?
  • 7. Запишите уравнение равновесия жидкости для абсолютного и относительного покоя (уравнение Эйлера) и объясните смысл входящих в него величин.
  • 8. Запишите уравнение свободной поверхности жидкости для случая равномерного вращения цилиндрического сосуда вокруг собственной вертикальной оси?
  • 9. Как определить угловую скорость вращения сосуда?
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы