Εγχειρίδιο Οδηγιών HM150.35 Οριζόντια Επίδειξη Osborne Reynolds

Εγχειρίδιο Οδηγιών HM150.35 Οριζόντια Επίδειξη Osborne Reynolds

Εγχειρίδιο Οδηγιών

Περιεχόμενα 1. Περιγραφή Εξοπλισμού... 4 2. Προετοιμασία και ρύθμιση της συσκευής... 5 3. Εκτέλεση του πειράματος... 6 3.1 Πειράματα... 6 4. Τεχνικά Δεδομένα... 8

1. Περιγραφή Εξοπλισμού Ο εξοπλισμός έχει στόχο την μελέτη και την παρουσίαση των πειραμάτων του Osborne Reynolds. Έχει την δυνατότητα παρουσίασης στρωτής και τυρβώδης ροής. Η ροή είναι ορατή με μελάνι στο διαφανές μέρος του σωλήνα. Ο εξοπλισμός ουσιαστικά περιλαμβάνει: - Επίπεδη βάση [1]. - Δοχείο τροφοδοσίας νερού [2] με ρυθμιστή ύψους [9] και σύνδεση για τροφοδοσία νερού [11]. - Τμήμα υπερχείλισης [3] για την δημιουργία σταθερής πίεσης στο δοχείο τροφοδότησης. - Δοχείο αλουμινίου [4] για το μελάνι με βαλβίδα μέτρησης [5] και χάλκινο ακροφύσιο έγχυσης [6]. - Σωλήνας πειράματος [8] φτιαγμένος από Plexiglass με streamlined τμήμα εισόδου [7]. - Βαλβίδα εκκένωσης [10] για ρύθμιση του ρυθμού ροής στον πειραματικό σωλήνα. Για να είναι ορατή η ροή προτείνεται η χρήση μπλε μελανιού, το οποίο εισάγεται προσεκτικά στο νερό το οποίο ρέει, μέσω του δοχείου από αλουμίνιο, από το ακροφύσιο έγχυσης. Η τροφοδοσία νερού μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση του ΗΜ150 Basic Hydraulics Bench. Η μέτρηση της ροής του νερού πραγματοποιείται με τη χρήση δοχείου μέτρησης ή χρησιμοποιώντας το HM150.

2. Προετοιμασία και ρύθμιση της συσκευής Για σωστή προετοιμασία και εκτέλεση του πειράματος θα πρέπει να γίνουν τα ακόλουθα: - Τοποθετήστε τον εξοπλισμό σε μια λέμβο ή στο HM150. Εάν δεν χρησιμοποιείτε το ΗM150, μια μόνιμη αποχέτευση νερού θα είναι απαραίτητη κοντά στον εξοπλισμό. - Συνδέστε την βρύση αποχέτευσης του νερού στη βαλβίδα αποχέτευσης [10] ή τοποθετήστε τον εξοπλισμό πάνω από μια αποχέτευση. Εάν χρησιμοποιείται το HM150, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον εξοπλισμό έτσι ώστε το νερό να χύνεται απευθείας στο ρεζερβουάρ του HM150. Το νερό με το μελάνι δεν πρέπει να χύνεται στο ρεζερβουάρ του HM150. - Συνδέστε το στόμιο εξόδου [12] του δοχείου τροφοδοσίας, με το στόμιο εισόδου [13] μέσω της βρύσης. - Συνδέστε την παροχή νερού στο στόμιο εισόδου [11] του δοχείου τροφοδοσίας χρησιμοποιώντας μια βρύση. - Γεμίστε το δοχείο αλουμινίου [4] με μελάνι. Η σφαιρική βαλβίδα [5] κάτω από το δοχείο πρέπει να είναι κλειστή.

3. Εκτέλεση του πειράματος - Κλείστε τη βαλβίδα αποχέτευσης [12]. - Θέστε σε λειτουργία την παροχή νερού. Στο HM150, την αντλία. Ανοίξτε προσεκτικά την σφαιρική βαλβίδα κάτω από την αντλία ή την βαλβίδα νερού του εργαστηριακού εξοπλισμού. - Ρυθμίστε την βαλβίδα ώστε να υπάρχει σταθερό ύψος νερού στο δοχείο τροφοδοσίας. - Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ο πειραματικός σωλήνας [8] θα γεμίσει. - Ο αέρας που απομένει μπορεί να απομακρυνθεί από τον πειραματικό σωλήνα με το άνοιγμα του κοχλία [14]. - Το πείραμα μπορεί τώρα να αρχίσει. - Ανοίξτε λίγο την βαλβίδα αποχέτευσης, ώστε να δημιουργείται χαμηλός ρυθμός ροής στον πειραματικό σωλήνα. 3.1 Πειράματα το το Ο στόχος αυτού του πειράματος είναι η παρουσίαση της στρωτής και τυρβώδης ροής. Η στρωτή ροή επιτυγχάνεται με χαμηλό ρυθμό ροής. Για σκοπό αυτό ανοίξτε λίγο τη βαλβίδα τροφοδοσίας. Η στρωτή ροή επιτυγχάνεται με χαμηλό ρυθμό ροής. Για σκοπό αυτό ανοίξτε τη βαλβίδα τροφοδότησης λίγο.

Η τυρβώδης ροή επιτυγχάνεται με μεγάλους ρυθμούς ροής. Για το σκοπό αυτό ανοίξτε την βαλβίδα τροφοδοσίας περισσότερο. Η ροϊκή γραμμή σπάει στην τυρβώδη ροή. Η αλλαγή από στρωτή σε τυρβώδη ροή πραγματοποιείται στο: - Re kr 2300 - Relam 2300, στρωτή ροή - Re 2300, τυρβώδη ροή tur Ο αριθμός Reynolds υπολογίζεται από τη σχέση: όπου, wd. Re = ν d = η εσωτερική διάμετρος στο τμήμα του σωλήνα [m] w = ταχύτητα ροής [m/s] ν = ιξώδες του μέσου [m 2 /s], π.χ: ν νερού =1. 10-6 [m 2 /s] Η ταχύτητα της ροής μπορεί να υπολογιστεί από τον ογκομετρικό ρυθμό ροής, ο οποίος υπολογίζεται με τη χρήση δοχείου μέτρησης και χρονομέτρου. Η ταχύτητα ροής εξάγεται από τη σχέση:. V. V w = A όπου, = ογκομετρική παροχή 2. d Α= εμβαδό διατομής του σωλήνα, A = π και 4 Διάμετρος σωλήνα d = 16mm = 0.016m

Η φωτογραφία που ακολουθεί παρουσιάζει τις τρεις καταστάσεις ροής: 1. Στρωτή ροή 2. Μεταβατική στρωτή/ τυρβώδης ροή 3. Τυρβώδης ροή 4. Τεχνικά Δεδομένα Δοχείο τροφοδοσίας 2.0 litres Πειραματικός σωλήνας: Εσωτερική διάμετρος Μήκος 16 mm 700 mm Δοχείο μελανιού 270 ml Συνολικές διαστάσεις Βάρος 1070 x 640 x 720 mm 25 kg