Описание опытной установки. Опытная установка представляет собой трубопровод состоящий из трех последовательно соединенных труб

Опытная установка представляет собой трубопровод состоящий из трех последовательно соединенных труб. По длине трубопровода установлены местные сопротивления. До и после местных сопротивлений установлены пьезометры, которые выведены на общий пьезометрический щит. Длины участков и их диаметр показаны на рисунке 2.

Нуль шкалы пьезометров совпадает c осью трубопровода, которая находится в плоскости сравнения (z = 0).

Движение воды по трубопроводу осуществляется за счет напора, создаваемого водонапорным баком, уровень воды в котором поддерживается постоянным.

Расход воды регулируется вентилем. Для измерения расхода воды установлен мерный бак с уровнемером.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Открыть кран 3.

2. С помощью крана 4 установить в трубопроводе 2 произвольный расход жидкости.

3. С помощью секундомера определить время t наполнения слоя воды с в мерном баке 5.

4. Измерить пьезометрические напоры в сечениях, где выведены устья пьезометров.

5. Закончив измерения, закрыть кран 4.

6. Экспериментальные данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

Экспериментальные данные и обработка результатов

Опытные значения

Расчетные значения

Напор, см

Показания пьезометров, см

Высота слоя воды, см

Время, с

Объем, см3

Расход, см3/с

Скорость, см/с

Re1

Re2

Определить по ф. Дарси-Вейсбаха

hдл1

hдл2

hдл3

hдл4

hдл5

Н0

с

см

V

Q

υ1

υ2

см

см

б/р

б/р

см

см

см

см

см

Обработка опытных данных

1. Начертить в масштабе схему экспериментальной установки (рис. 2) с указанием мест подключения пьезометров. Пронумеровать линейные участки трубопровода.

2. Определить объем воды V, см³, заполнения мерного бака. Размеры мерного бака: а=19 см, b=44 см

.

3. Определить расход Q,зная время t, с, заполнения объема воды V в мерном баке по формуле

.

4. Определить скорости движения воды в трубах

,

где – площадь поперечного сечения трубы, d₁=33 мм, d₂=60 мм.

5. Определить значение числа Рейнольдса на участках трубопровода

,

где ν – кинематический коэффициент вязкости воды, .

6. Вычислить скоростные напоры на участках трубопровода. Коээфициент Кориолиса α принять: для ламинарного режима – 2, для турбулентного режима – 1,1.

7. Построить пьезометрическую линию и линию полного напора.

8. По формуле Дарси-Вейсбаха вычислить потери напора по длине h_дл для участков трубопровода

(4)

где L – длина рассматриваемого участка трубопровода;

d – диаметр рассматриваемого участка;

– средняя скорость движения жидкости;

– коэффициент гидравлического трения (гидравлического сопротивления);

g – ускорение свободного падения, м/с².

Шероховатость трубы принять Δ=0,15 мм.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

«ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ»

Цель работы

Определение экспериментальных значений коэффициентов суммарного сопротивления двух местных гидравлических сопротивлений при установившемся напорном движении жидкости в трубе.

Вводная часть

Приводимые в справочнике экспериментальные данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к движению жидкости с нормальным (выровненным) полем скоростей. Но в практике местные сопротивления размещены иногда настолько близко одно к другому, что поток между ними не успевает выравниваться, т.к. вихреобразования возникающие при проходе через местное сопротивление, сказывается на значительном протяжении вниз по течению.

Расстояние после местного сопротивления, в пределах которого устанавливается нормальная (выровненная) эпюра скоростей и прекращается влияние местного сопротивления на поток, называется длиной влияния местного сопротивления.

При больших числах Рейнольдса для оценки длины влияния пользуются соотношением

(1)

где – длина влияния местного сопротивления;

d – диаметр трубопровода.

В действительности длина влияния зависит как от геометрии местного сопротивления, так и от числа Рейнольдса (возрастая с его увеличением) и относительной шероховатости трубопровода, т.е.

(2)

где ζ_кв – коэффициент рассматриваемого местного сопротивления в квадратичной области.

Исследования показали, что длина влияния местного сопротивления во всей области турбулентного движения описывается зависимостями вида

(3)

где λ – коэффициент гидравлического трения трубы.

При малых числах Рейнольдса взаимное влияние местных сопротивлений проявляется слабее, длина влияния местного сопротивления имеет меньшую величину и приближенно может быть оценена по формуле

(4)