Эксперимент Пуазейля ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА КАПИЛЛЯРНЫМ МЕТОДОМ

Тече́ние Пуазёйля ламинарное течение жидкости через каналы в виде прямого кругового цилиндра или слоя между параллельными плоскостями. Течение Пуазёйля одно из самых простых точных решений уравнений Навье Стокса. Описывается законом Пуазёйля ламинарное течение уравнений Навье Стоксаламинарное течение уравнений Навье Стокса

1. ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ВОЗДУХА КАК ОДНОГО ИЗ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА И ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЕГО МОЛЕКУЛ. Цель работы

Теория метода Явления переноса – это процесс установления равновесия в системе путем переноса массы (диффузия), энергии (теплопроводность) и импульса молекул (внутреннее трение, или вязкость). Все эти явления обусловлены тепловым движением молекул.

Рассмотрим газ, движущийся внутри капилляра. Выделим в нем некоторый цилиндрический объем газа радиусом r и длиной l, как показано на рис. 2.1.

Формула Пуазейля была получена в предположении ламинарного течения газа или жидкости.

Критерием характера движения жидкости или газа в трубе служит число Рейнольдса: В гладких цилиндрических каналах переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при Rе Поэтому в случае использования формулы Пуазейля необходимо обеспечить выполнение условия Rе < Критерием характера движения жидкости или газа в трубе служит число Рейнольдса: В гладких цилиндрических каналах переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при Rе Поэтому в случае использования формулы Пуазейля необходимо обеспечить выполнение условия Rе < 1000.

Экспериментальная установка

Для определения коэффициента вязкости воздуха предназначена экспериментальная установка ФПТ 1–1, общий вид которой изображен на рис – блок рабочего элемента, 2 – блок приборов, 3 – стойка, 4 – капилляр, 5 – реометр, 6 – манометр.

Воздух в капилляр 4 нагнетается микро компрессором, размещенным в блоке приборов 2. Объемный расход воздуха измеряется реометром 5, а нужное его значение устанавливается регулятором «Воздух», который находится на передней панели блока приборов. Для измерения разности давлений воздуха на концах капилляра предназначен U– образный водяной манометр 6. Геометрические размеры капилляра – радиус R и длина L указаны на рабочем месте.

Порядок выполнения работы 1. Включить установку тумблером «Сеть». 2. С помощью регулятора «Воздух» установить по показаниям реометра выбранное значение объемного расхода воздуха V t. 3. Измерить разность давлений в коленах манометра. Значения V t и занести в табл. 4. Повторить измерения по пп. 2–3 для 5 значений объемного расхода воздуха. 5. Установить регулятор расхода воздуха на минимум, после чего выключить установку тумблером «Сеть». 6. Для каждого режима определить по формуле Пуазейля коэффициент вязкости воздуха: Найти среднее значение коэффициента вязкости. 7. По формуле (2.4) вычислить среднюю скорость теплового движения молекул воздуха, учитывая, что молярная масса воздуха μ=29 кг/моль, а универсальная газовая постоянная R=8,31Дж/(моль·К). 8. По барометру и термометру в лаборатории измерить давление и температуру воздуха в ней. Пользуясь уравнением состояния, вычислить плотность воздуха:, а затем с помощью формулы (2.3) вычислить среднюю длину свободного пробега молекул.

В заключении Оценить погрешность результатов измерения.