Описание лабораторной установки

Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет –УПИ»

Гидравлическое сопротивление по длине

Трубопровода круглого сечения

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

для студентов всех форм обучения машиностроительных

специальностей

Екатеринбург

УДК 62-585.2.001.4

Составитель Н.Е.Лаптева

Научный редактор доц., канд. техн. наук А.В.Некрасов

Гидравлическое сопротивление по длине

трубопровода круглого сечения:

Методические указания к лабораторной работе по

дисциплине «Механика жидкости и газа» / Н.Е. Лаптева.

Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.11с.

Данная работа содержит описание лабораторной работы: приведена схема установки, указан порядок проведения опытов и обработки результатов экспериментов.

Библиогр.: 2 назв. Рис. 2 . Табл. 2.

Подготовлено кафедрой гидравлики.

© ГОУ ВПО «Уральский государственный

технический университет –УПИ», 2004

Основные положения

Гидравлическое сопротивление по длине трубопровода обусловлено силами внутреннего трения и прямо пропорционально длине потока. Потери напора h_l, вызываемые гидравлическими сопротивлениями по длине цилиндрической трубы, определяются по формуле Дарси

h_l=λ _,

где λ – коэффициент гидравлического трения;

l – длина трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

V – средняя по сечению скорость потока.

При ламинарном режиме движения коэффициент трения λ является функцией числа Рейнольдса (Re) и определяется по формуле

_λлам.= .

При турбулентном режиме движения различают три зоны (области) сопротивления: зону гидравлически гладких труб, зону гидравлически шероховатых труб и переходную зону. В зоне гидравлически гладких труб толщина ламинарной плёнки (δ), образующейся вдоль стенок трубы, больше высоты неровностей шероховатости (∆) на стенке трубы: δ > ∆. В этой зоне коэффициент трения (λ_гл.) не зависит от шероховатости трубы и является функцией только числа Рейнольдса. При значениях Re < 10⁵ коэффициент трения λ_гл. может быть определён по эмпирической формуле Блазиуса

λ_гл.= .

В зоне гидравлически шероховатых труб толщина ламинарной плёнки меньше высоты выступов шероховатости (δ < ∆). Коэффициент трения для зоны шероховатых труб (квадратичной зоны) λ_кв. зависит только от относительной шероховатости и может быть вычислен по формуле

λ_кв=0.11( )^0.25,

где - относительная эквивалентная шероховатость.

В переходной зоне (зоне смешанного трения) толщина ламинарного слоя приблизительно равна высоте выступов шероховатости (δ ∆), поэтому коэффициент трения λ_см.тр. в этой зоне является функцией как числа Рейнольдса, так и относительной шероховатости. Он может быть вычислен по обобщенной формуле Альтшуля

λ_см.тр.= 0.11( + )^0.25.

Цель работы

1. Определить экспериментальным путём значение коэффициента гидравлического трения .

2. Определить режим движения жидкости и выбрать соответствующую режиму (и зоне сопротивления) расчётную формулу.

Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки (рис.1) включает: 1-напорный бак, в котором уровень воды поддерживается на постоянной высоте; 2 - вентиль; 3 - трубопровод с внутренним диаметром d = 20мм; 4, 5-пьезометры, присоединённые к рабочему участку трубопровода длиной l; 6 - вентиль; 7- мерный бак с водомерным стеклом 8 для измерения расхода ; 9 -сливной кран.

Порядок проведения опытов

1. Открыть вентиль 2 и закрыть кран 9.

2. При помощи вентиля 6 установить максимальный расход воды Q, соответствующий максимальному показанию пьезометра 4.

3. Измерить время t наполнения фиксированного объёма воды в мерном баке 7.

4. Записать показание первого пьезометра p₁/ , подключённого в начальном сечении рабочего участка и обозначенного на схеме установки цифрой 4.

5. Записать показание второго пьезометра p₂/ , подключённого в конце рабочего участка и обозначенного на схеме установки цифрой 5.

6. Уменьшить скорость воды в трубе путём прикрытия вентиля 6; вновь произвести измерения времени

наполнения фиксированного объёма W и показаний п пьезометров p₁/ и p₂/ .

7. Продолжая прикрывать вентиль 6, произвести шесть опытов в последовательности, указанной в п. 4, 5, 6.

8. Измерить температуру воды и определить коэффициент кинематической вязкости .

9. После проведения опытов закрыть вентиль 6 и открыть сливной кран 9.