Описание устройства № 4

Устройство № 4 содержит баки 1 и 2, сообщаемые через опытные каналы переменного 3 и постоянного 4 сечений (рис. 6.1). Каналы соединены между собой равномерно расположенными пьезометрами I-V, служащими для измерения пьезометрических напоров в характерных сечениях. Устройство заполнено подкрашенной водой. В одном из баков предусмотрена шкала 5 для измерения уровня воды.

При перевертывании устройства благодаря постоянству напора истечения Н_О во времени, обеспечивается установившееся движение воды в нижнем канале. Другой канал в это время пропускает воздух, вытесняемый жидкостью из нижнего бака в верхний.

I II III IV V l A

Рис. 6.1. Схема устройства № 4: 1,2 – баки; 3,4 – опытные каналы переменного и постоянного сечения; 5 – уровнемерная шкала; I-V – пьезометры

Порядок выполнения работы

1. При заполненном водой баке 2 (рис. 6.1) перевернуть устройство для получения течения в канале переменного сечения 3.

2. Снять показания пьезометров H_П=Р/(rg) по нижним частям менисков воды в них.

3. Измерить время t перемещения уровня в баке на произвольно заданную величину S.

4. По размерам А и В поперечного сечения бака, перемещению уровня S и времени t определить расход Q воды в канале, а затем скоростные Н_К и полные Н напоры в сечениях канала по порядку, указанному в таблице 6.1.

Таблица 6.1

№ п/п	Наименование величин	Обозначения, формулы	Сечения канала
I	II	III	IV	V	VI
1.	Площадь сечения канала, см	w
2.	Средняя скорость, см/с	V = Q/w
3.	Пьезометрический напор, см	НП=Р/(rg)
4.	Скоростной напор, см	НК=V2/(2g)
5.	Полный напор, см	H= P/(rg) + V2/(2g)

А =... см; В =... см; S =... см; t =... с; Q = ABS / t =... см³/с

5. Вычертить в масштабе канал с пьезометрами (рис. 6.2). Соединив уровни жидкости в пьезометрах и центром выходного сечения VI, получить пьезометрическую линию 1, показывающую изменение потенциальной энергии (давления) вдоль потока. Для получения напорной линии 2 (линии полной механической энергии) отложить от оси канала полные напоры Н и соединить полученные точки.

6. Проанализировать изменение полной механической Н, потенциальной Р/(rg) и кинетической V²/(2g) энергий жидкости вдоль потока; выяснить соответствие этих изменений уравнению Бернулли.

I

II

III

IV

V VI

Рис. 6.2. Иллюстрация уравнения Бернулли:

1, 2 - пьезометрическая и напорная линии; Н₁, Н₂ - полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; h_ТР, h_д1, h_д2, h_ВС, h_Р, h_С - потери напора: суммарные, по длине на 1^ом и 2^ом участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужения.

РАБОТА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТНЫХ ПОТЕРЬ

НАПОРА

Цель работы. Определение опытным путем потерь напора на преодоление местных сопротивлений и сравнение их с рассчитанными по инженерным формулам.

Общие сведения

Местные потери напора (энергии) жидкости возникают на коротких участках трубопровода c препятствиями для потока, называемыми местными сопротивлениями (внезапное расширение и сужение труб, вентили, задвижки, клапаны, колена). В таких местах образуются циркуляционные зоны, на вращение жидкости в которых затрачивается часть механической энергии потока, называемая местными потерями напора. Величина местных потерь напора экспериментально определяется разностью полных напоров жидкости до и после местного сопротивления.

В инженерных расчетах для определения местных потерь напора используется формула h_М = z V²/(2g), где z - коэффициент местного сопротивления (выбирается по справочнику); V – средняя скорость потока за местным сопротивлением.