Schemat stanowiska.
Rys. 1.1. Schemat stanowiska do pomiaru krytycznej liczby Reynoldsa.
Wzory wyjściowe i wynikowe.
d = 9,7 mm – średnica przewodu,
$\nu = 1,14 \bullet 10^{- 6}\frac{m^{2}}{s}$ - lepkość kinematyczna wody w temperaturze 15OC,
$$A = \frac{\pi d^{2}}{4}$$
qV = v • A
$$Re = \frac{v \bullet d}{\nu}$$
Po przekształceniach wzorów (2.1), (2.2) i podstawieniu do wzoru (2.3) otrzymujemy obliczeniowy wzór na liczbę Reynoldsa:
$$Re = \frac{4 \bullet q_{V}}{\pi \bullet d \bullet \nu}$$
Indywidualny przykład obliczeń.
Dla pomiaru nr 3:
$$\text{Re}_{\text{kr\ d}} = \frac{4 \bullet 2,083 \bullet 10^{- 5}}{\pi \bullet 0,0097 \bullet 1,14 \bullet 10^{- 6}} = 2399$$
$$\text{Re}_{\text{kr\ g}} = \frac{4 \bullet 3,194 \bullet 10^{- 5}}{\pi \bullet 0,0097 \bullet 1,14 \bullet 10^{- 6}} = 3678$$
Tablice wyników.
Tabela 4.1. Tabela krytycznych wartości liczb Reynoldsa i odpowiadające im strumienie objętości.
Lp. | granica | qv | qv | Rekr |
---|---|---|---|---|
- | l/h | m3/s | - | |
1. | górna | 100 | 2,778E-05 | 3198 |
dolna | 60 | 1,667E-05 | 1919 | |
2. | górna | 90 | 2,500E-05 | 2879 |
dolna | 65 | 1,806E-05 | 2079 | |
3. | górna | 115 | 3,194E-05 | 3678 |
dolna | 75 | 2,083E-05 | 2399 | |
4. | górna | 110 | 3,056E-05 | 3518 |
dolna | 80 | 2,222E-05 | 2559 | |
5. | górna | 90 | 2,500E-05 | 2879 |
dolna | 65 | 1,806E-05 | 2079 | |
średnia | górna | 101 | 2,806E-05 | 3230 |
dolna | 69 | 1,917E-05 | 2207 |
Podsumowanie.
Przeprowadzone przez nas doświadczenie udowodniło, że krytyczne liczby Reynoldsa różnią się w zależności od tego, z jakiego przepływu w jaki badany płyn przechodzi. Analizując wyniki widzimy, że dla przejścia z przepływu laminarnego w turbulentny krytyczne wartości liczb Reynoldsa są wyższe, aniżeli przy obserwowaniu tej granicy przechodząc z ruchu turbulentnego w laminarny. Duża rozbieżność obliczonych liczb Reynoldsa wynika z trudności zaobserwowania zmiany charakteru przepływu, jednak uśredniając wyniki otrzymaliśmy dolną krytyczną liczbę Reynoldsa zbliżoną do tej podawanej w literaturze (Re =2200÷2300). Na górną wartość krytyczną liczby Reynoldsa wpływ ma wiele czynników ubocznych jak np. kształtu wlotu do przewodu, wstępnych zaburzeń mechanicznych płynu wpływającego do przewodu, stopnia gładkości ścian przewodu, drgań przewodu. Zachowując staranność przepływu ze względu na wymienione czynniki można utrzymać przepływ laminarny do wartości liczby Reynoldsa znacznie przewyższającej jej wartość krytyczną dolną. Pomiędzy Rekr d a Rekr g występuje faza formowania się ruchu turbulentnego, a przepływ powyżej Rekr g uważa się za w pełni rozwinięty ruch turbulentny.