Охрана труда при выполнении лабораторной работы. 4.1. Не загромождайте рабочее место около установки.

4.1. Не загромождайте рабочее место около установки.

4.2. Не опирайтесь на стеклянные трубки пьезометров.

4.3. Следите за отсутствием течи воды на стыках труб и вентилей.

4.4. К работе с использованием учебной установки, разрешается приступать после:

– прохождения инструктажа по «Инструкции по охране труда при работе студентов на учебных установках в лаборатории гидравлики и гидравлических машин. ИОТ-048-2005»;

– изучения методических указаний к лабораторной работе, разработанной с применением учебной установки «Гидродинамика ГД-04М»;

– руководства по эксплуатации учебной установки.

4.5. Не работайте на не исправной учебной установке, не ремонтируйте её.

4.6. Не включайте насосы системы оборотного водоснабжения лаборатории, это разрешается делать обученному персоналу лаборатории.

4.7. Лабораторную работу разрешается выполнять в соответствии с методическими указаниями к ней и только в присутствии преподавателя или учебного мастера.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1. Расположение органов управления, настройки и измерений.

5.1.1. Расположение органов управления и измерений приведено на рис.6.

5.2. Подготовка к работе.

5.2.1. Проверьте, что рабочее место установки не загромождено и нормально освещено.

5.2.2. Проверьте исходное состояние установки: вентили ВН1, ВН2, ВН3, ВН4, ВН5, ВН6, ВН7 закрыты, мерный отсек бачка Б1 пуст, а поворотный патрубок ПТ1 трубы 4 направлен в проточный отсек бачка.

5.2.3. Приготовьте к работе секундомер.

5.2.4. Установите уровень воды в пьезометрах П1н, П1к, П2н, П2к, П3н, П3к на высоте 55 – 58 см., а в пьезометрах П4, П5 на высоте 36 – 38 см, для чего откройте вентиль ВН4:

5.2.4.1. Если уровень воды в пьезометрах П1н, П1к, П2н, П2к, П3н, П3к ниже 55 см, приоткройте вентиль ВН6 – уровень воды в пьезометрах станет подниматься. Когда вода поднимется в заданную область 55 – 58 см, закройте вентиль ВН6.

Если при этом уровень воды в пьезометрах П4, П5 ниже 36 см, приоткройте вентиль ВН7 – уровень воды в пьезометрах станет подниматься. Когда вода поднимется в заданную область 36 – 38 см, закройте вентиль ВН7.

5.2.4.2. Если уровень воды в пьезометрах П1н, П1к, П2н, П2к, П3н, П3к выше 58 см, Закройте вентиль ВН4, откройте вентиль ВН1 и подождите пока выровняются уровни воды в пьезометрах. Приоткройте вентиль ВН6 – уровень воды в пьезометрах станет опускаться, когда вода опустится в до уровня 35 см., закройте вентиль ВН6.

Если уровень воды в пьезометрах П4 и П5 выше 38 см. Приоткройте вентиль ВН7 – уровень воды в пьезометрах станет опускаться, когда вода опустится до уровня 23 см., закройте вентиль ВН7.

Закройте вентиль ВН1 и откройте вентиль ВН4 – уровень воды в пьезометрах П1н, П1к, П2н, П2к, П3н, П3к установится в заданную область 55 – 58 см, а пьезометров П4, П5 – в область 36 – 38 см.

5.2.5. Установку уровней воды в пьезометрах П1н, П1к, П2н, П2к, П3н, П3к необходимо производить для того, чтобы при работе с диафрагмой ДФ1 первой трубы вода не попала в коллектор 8 или не ушла полностью из пьезометров.

5.2.6. Включить автоматику поддержания постоянного уровня воды в напорном баке Б2 насосом Н1 (рис.3) системы оборотного водоснабжения лаборатории. Включение автоматики производит преподаватель или работник лаборатории.

Рис.6. Общий вид учебной установки «Гидродинамика ГД-04М»

5.3. Проведение работ.

5.3.1. По указанию преподавателя у выбранной опытной трубы откройте полностью выходной вентиль ВН1 (ВН2, ВН3) для получения максимального расхода воды через трубу.

5.3.2. После того, как показания стабилизируются, измерьте пьезометрические напоры ( )на входном и ( ) на выходном сечениях опытной трубы. При измерениях фиксируйте среднее положение уровня воды в них.

5.3.3. Измерьте время ( ) наполнения мерного отсека бачка Б1:

– проверьте, что вентиль ВН5 закрыт;

– жидкость из трубы 4 направьте в мерный отсек бачка Б1, повернув туда поворотный патрубок ПТ1 трубы 4 и включив одновременно секундомер;

– выключите секундомер, когда вода заполнит мерный отсек до края перегородки, возьмите отсчёт.

5.3.5. Направьте поворотный патрубок ПТ1 в проточный отсек бачка Б1, откройте вентиль ВН5. Опорожните мерный отсек бачка Б1.

5.3.6. Результаты измерений занесите в таблицу протокола эксперимента.

5.3.7. Установите новый расход в системе таким образом, чтобы новое показание пьезометра в выходном сечении трубы отличалось от предыдущего на 5…10 см, и повторите пункты 5.3.2 – 5.3.6.

5.3.8. Опыт проведите для 5-6 разных расходов.

5.3.9. Измерьте температуру ( ) воды в мернике, занесите результат измерения в таблицу протокола эксперимента.

5.4. Выключение установки.

5.4.1. Поверните патрубок ПТ1 трубы 4 в проточный отсек бачка Б1, откройте вентиль ВН5.

5.4.2. Закройте вентили ВН1, ВН2, ВН3

5.4.3. Закройте вентиль ВН4 подачи воды в установку.

5.4.4. Закройте вентиль ВН5, после опустошения от воды мерного отсека бачка Б1.

5.4.5. Сдайте секундомер.

5.4.6. Выключить автоматику поддержания постоянного уровня воды в напорном баке Б2 насосом Н1 (рис.5) системы оборотного водоснабжения лаборатории. Выключение автоматики производит преподаватель или работник лаборатории.

Таблица 2. Протокол испытаний
Диаметр трубы = см, длина трубы = см Температура = кинематическая вязкость =
№									Re	R
см

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

6.1. Вычислите объёмный расход жидкости в трубе для каждого опыта

,

где – объём мерника;

– время заполнения мерника, с.

6.2. Вычислите среднюю скорость жидкости

,

где – диаметр трубопровода, см.

6.3. Определите скоростной напор

,

где – ускорение свободного падения .

6.4. Вычислите потери напора на трение

,

где – показания пьезометров в начале и конце трубопровода соответственно.

6.5. Рассчитайте коэффициент сопротивления трения (выражается из формулы Дарси-Вейсбаха)

.

6.6. Определите коэффициент кинематической вязкости по графику зависимости от температуры воды (рис. 7)

Рис. 7. Зависимость кинематической вязкости воды от температуры

6.7. Подсчитайте число Рейнольдса

.

6.8. Постройте график зависимости коэффициента Дарси от числа Рейнольдса. По кривой зависимости сделайте заключение об области гидравлического сопротивления исследуемой трубы.

6.9. Определите сопротивление трубопровода согласно выражению (6).

6.10. Постройте характеристику трубы . Считать, что также является экспериментальной точкой.

6.11. Сделайте выводы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчёт, составляемый каждым студентом, должен содержать:

– титульный лист с названием кафедры, вуза, исполнителя (номер группы, фамилию и инициалы студента);

– название работы;

– цель работы;

– основные теоретические положения;

– схему учебной установки;

– основные расчётные формулы и пояснения к ним;

– протокол испытаний;

– кривые и ;

– выводы по работе.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

8.1. Почему теряется энергия при движении жидкости?

8.2. Какова природа потерь на трение при ламинарном и турбулентном течениях жидкости?

8.3. По какой формуле рассчитываются потери на трение?

8.4. Что такое средняя скорость? Что такое расход жидкости?

8.5. От чего зависит коэффициент сопротивления трения при ламинарном течении жидкости?

8.6. Почему существует ламинарная плёнка при турбулентном режиме?

8.7. Какие существуют области гидравлического сопротивления и почему?

8.8. От чего зависит коэффициент сопротивления трения в каждой из областей гидравлического трения?

8.9. Как экспериментально определялись потери напора и расход жидкости?

8.10. Что такое характеристика трубы?

8.11. От чего зависит сопротивление трубы, и какова его размерность?

8.12. Как в опыте определялась кинематическая вязкость?

8.13. Принцип действия учебной установки.

8.14. Что такое эквивалентная шероховатость?

8.15. Как на графике расположится характеристика трубы, изготовленной по той же технологии, но большего диаметра? Почему?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Механика жидкости, гидравлические машины и основы гидропривода агрегатов ракетных комплексов / Ю.М.Орлов. – Пермь, Министерство обороны РФ, 2001 г.

2. Гидравлика и гидропневмопривод. Учебник для вузов.- М. МГНУ, 2006г. Ч1. Основы механики жидкости и газа / А.А. Шейпак и др. – 2006г.

3. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод. /Т.В. Артемьева и др. Под редакцией С.П. Стесина. М. Академия, 2007г.

4. Сборник задач с примерами гидравлических расчетов по «Гидростатике». Лабораторные работы и приборы измерений в гидравлике. Учебное пособие. / С.С. Гориславец. Березники, ООО «ИД «Типография купца Тарасова», 2007 г. – 235 с.

5. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для втузов / Т. М. Башта и др. – Москва: Альянс, 2010. – 423 с.