ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
Определение местных потерь напора при установившемся
Турбулентном режиме движения жидкости
6.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ
Проведя серию экспериментов найти численные значения коэффициента местного сопротивления z задвижки в зависимости от степени ее открытия.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
При движении реальной жидкости по трубопроводам, помимо потерь на трение по длине, могут возникнуть еще так называемые местные потери напора. Причиной этих потерь, например, в трубопроводах, являются различного вида конструктивные вставки, необходимость установки, которых вызывается условиями сооружения и эксплуатации трубопровода. К ним относятся: колена, тройники, вентили, сужения, расширения трубопроводов и другое. Так, колено устанавливается в случае необходимости поворота трубопровода, тройник - для присоединения к основному трубопроводу ответвления, задвижка и вентиль - для изменения пропускной способности трубопровода и так далее.
Конструктивные вставки изменяют живое сечение потока, что приводит к изменению скорости движения жидкости, как по величине, так и по направленно, к отрыву транзитной струи от стенок русла и возникновение вихреобразований.
При турбулентном режиме движения жидкости местные потери напора пропорциональны квадрату скорости
где z – безразмерный коэффициент местного сопротивления;
V – скорость движения жидкости за местным сопротивлением.
Величина коэффициента z определяется опытным путем и зависит от характера и конструктивного оформления местного сопротивления и при турбулентном режиме движения практически не зависит от числа Рейнольдса.
АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
Установка состоит из напорного бака 1, уровень воды в котором можно поддерживать во время опыта постоянным благодаря системе перелива 2.
Напорный бак соединен с опытным участком трубопровода 4, в котором в качестве местного сопротивления использована задвижка 6. Измерение расхода жидкости осуществляется с помощью мерного бака 7. До и после задвижки устанавливается два пьезометра 5 для замера потерь напора. На задвижке установлено измерительное приспособление, с помощью которого можно определить степень открытия задвижки (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Принципиальная схема лабораторной установки
По усмотрению преподавателя эту лабораторную работу можно выполнять на лабораторном стенде, схема которого приведена в лабораторной работе №3 на рис.3.2.
6.4. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Студенты обязаны выполнять общие требования безопасности согласно Инструкции по охране труда в лаборатории С-106 кафедры «Теплотехника, ТГСиВ», утвержденной 26.02.1999 года.
6.5. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
– открывают напорный кран 3 и при полностью открытой задвижке, устанавливают турбулентный режим движения жидкости;
– устанавливают определенную степень открытия задвижки по измерительному приспособлению;
– записывают показания пьезометров до и после задвижки P1/g и P2/g. замеряют объемным способом расход жидкости Q = W / τ. для чего определяют время заполнения τ мерного бака объемом W;
– вычислят скорость жидкости V = 4Q / pd2, где d - внутренний диаметр, трубопровода;
– наблюдения и намерения повторяются при различных степенях открытия задвижки,
– вычисляют значения местных потерь напора по формуле:
– вычисляют коэффициент местного сопротивления, результаты заносят в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Обработка результатов опытов
| Назначение измеренных и вычисленных величин | Обозначение | Размерность | Степень открытия задвижки | ||||
| Измерительные величины | |||||||
| Показания пьезометров: первого второго | P1/g | см | |||||
| P2/g | см | ||||||
| Замеряемый объем жидкости | W | см3 | |||||
| Время замера | τ | с | |||||
| Вычислительные величины | |||||||
| Потери напора |  | см | |||||
| Расход жидкости | Q = W/τ | см3/с | |||||
| Средняя скорость движения | V = 4Q/pd2 | см/с | |||||
| Коэффициент местного сопротивления опытный |  |
6.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА
Отчет по лабораторной работе выполняются в тетради или на листах формата А4. При этом в отчете должны быть записаны: номер и наименование лабораторной работы, цель работы, начерчены принципиальная схема опыта или опытной установки» таблица для записи основных параметров установок и опытных данных, необходимые расчетные зависимости.
Выполнив все необходимые записи показаний измерительных приборов, надо произвести вычисления, занести в таблицу, сделать краткие выводы по работе (в часы лабораторных занятий или часы самостоятельной работы).
Работа должна быть защищена и подписана преподавателем, под руководством которого она проводилась.
6.7. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ
1. Какие виды потерь напора вы знаете?
2. Что является причиной местных потерь напора?
3. Привести формулу для вычисления местных потерь напора.
Защита работы проводится в виде собеседования.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7