Описание экспериментальной установки. На рис. 6.1 показана схема экспериментальной установки, состоящей из горизонтального

На рис. 6.1 показана схема экспериментальной установки, состоящей из горизонтального трубопровода постоянногосечения – l , на котором установлены два пьезометра на расстоянии l. Расход воды регулируется запорными вентилями 2 (начало и конец трубопровода). Измерение расхода осуществляется с помощью мерного бака 3 объемным способом.

Рис. 6.1. Схема установки для определения коэффициента гидравлического трения l

Порядок выполнения работы

1. Открыть вентиль 2 и установить некоторый постоянный расход.

2. Снять показания пьезометров и замерить объем воды в мерном баке за время t.

3. Измерить температуру воды.

4. Изменить расход в системе при помощи запорного вентиля и все измерения повторить; необходимое количество опытов 6¸8.

Обработка экспериментальных данных

1. Определить расход воды: . Q=W/t. (6.10.)

2. Определить среднюю скорость движения воды в трубопроводе

. (6.11)

3. Найти по формуле Пуазейля кинематическую вязкость воды

n = 0,0178/(1+0,6337×t+0,000221×t²), Ст (6.12.)

где t – температура воды в градусах Цельсия.

4. По известным значениям V и n определить число Рейнольдса

Re = V×d/n (6.13.)

5. Определить потери напора по длине h_l, используя показания пьезометров по формуле (6.1).

6. Определить опытное значение коэффициента гидравлического трения из формулы (6.2.)

. (6.14)

7. Определить расчетные значения коэффициента гидравлического трения l_расч по формулам (6.4 – 6.9) при D_Э = 0,01 мм и сравнить с опытными значениями l_оп. Данные занести в таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

d = … см t = … °C n = … см2/сек
Опытные данные
№ п/п	W	t	h1	h2
	см3	сек	см	см
…

Продолжение таблицы.6.1

l = … см g = 981 см/сек2 DЭ = 0,01 мм
Результаты обработки данных
Q	V	hl	lоп	lg(100×lоп)	Re	lg Re	lрасч	lg(100×lрасч)
см3/с	см/сек	см	–	–	–	–	–	–
…

8. Построить график зависимости (lg 100l) от lg Re (рис. 6.2).

9. Сделать выводы о проделанной работе, оценив степень совпадения расчетных и опытных значений коэффициентов Дарси по среднеквадратическому отклонению опытного коэффициента l_оп от расчитанного по формулам l_расч.

Рис.6.2 Зависимость lg 100λ от lgRe:

▲ – опытные точки, ● – расчетные точки; 1 – прямая Стокса, 2 – прямая Блазиуса

Контрольные вопросы

1. Какие причины вызывают возникновение потерь напора по длине?

2. Каков физический смысл коэффициента Дарси и его связь с напряжением трения на стенке трубы?

3. Как определяются потери напора по длине? Запишите формулу Дарси – Вейсбаха.

4. Чем определяется величина коэффициента Дарси?

5. Что называется абсолютной, относительной и эквивалентной шероховатостью? Что такое искусственная шероховатость?

6. Какие зоны трения Вы знаете? Чем они отличаются?

7. Какие трубы называются гидравлически гладкими, гидравлически шероховатыми? Может ли быть таковой одна и та же труба?

8. От каких факторов зависит толщина вязкого подслоя? Как она изменяется с изменением скорости течения жидкости, вязкости?

9. Какая зона называется квадратичной? Почему?

10. Объясните появление "седла" на графике Никурадзе (в зоне смешанного трения).

11. Влияет ли изменение диаметра трубы на потери напора при постоянном расходе жидкости:

а) в ламинарном режиме;

б) в зоне гидравлически гладких труб.