Потери напора по длине в круглой трубе.

1. Основное содержание работы.

Задачей работы является экспериментальная иллюстрация формулы, определяющей связь потерь механической энергии потока жидкости по длине трубы с параметрами трубы и течения

(1)

где h_g – потери напора (полной механической энергии);

L и d – соответственно длина опытного участка трубы и ее диаметр;

v – средняя скорость потока;

λ – гидравлический коэффициент трения.

Конечной целью работы является определение коэффициента λ, который, как известно из теории, зависит от числа Рейнольдса

где – кинематический коэффициент вязкости и относительной шероховатости, ∆ = ∆/ d, где ∆ - средняя высота выступа шероховатости стенки трубы. По результатам измерений и их обработки должен быть построен участок графика зависимости

λ = λ(R_e ∆)

в возможно более широком диапазоне изменения чисел R_e. Желательно полученный график Никурадзе (или Мурина) имеющийся в учебной литературе. В отчете о данной работе следует отметить, к какой зоне гидравлических сопротивлений относятся проведенные на данном стенде опыты, а также определить значение относительной эквивалентной шероховатости.

 

2. Порядок проведения измерений.

Работа выполняется на модуле М1 (рис. 3). Перепад напоров на исследуемом участке трубы L определяется путем измерений пьезометрических напоров в двух сечениях. Для этого служат пьезометры, соединенные гибкими трубками со штуцерами в исследуемых точках. Разность показаний пьезометров h1 и h2 представляет собой потерю напора по длине

 

h_g = h₁ – h₂

средняя скорость течения v определяется по объемному расходу Q: v = Q/S, где S = ; площадь поперечного сечения трубы (внутренний диаметр модуля – 16 мм). Расход измеряется с помощью ротаметров (см. рис. 1), каждый из которых предназначен на определенный диапазон расходов, указанный на приборах.

Для выполнения работы необходимо:

- включить насос Н1 на панели управления.

- установить необходимый расход с помощью вентилей В2, В1 и выходного вентиля модуля В3.

Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения и произвести измерения:

- расхода воды по ротаметрам;

- показаний пьезометров.

Кинематический коэффициент вязкости v определяется соответственно температуре по справочной литературе.

После выполнения всех измерений и занесения их в таблицу следует с помощью вентиля В3 изменить расход и после достижения установившегося режима повторить измерения. Для получения убедительного участка графика λ = λ(R_e) следует выполнить не менее 8-10 опытов. Желательно, чтобы они охватывали весь возможный (для данного стенда) диапазон расходов от Q_max до Q_min при котором величина h_g может быть еще достаточно точно измерена.

 

3. Обработка опытных данных.

По результатам измерений вычисляются следующие величины:

- потери напора по длине h_g = h₁ – h₂;

- средняя скорость потока в трубе v = 4Q/ πd² ;

- гидравлический коэффициент трения из формулы:

λ = 2gh_gd/Lv²;

- число Рейнольдса:

Результаты измерений и вычислений можно свести в единую таблицу, примерная форма которой может быть следующей:

 

№ режима	Расход	Показания пьезометров	Потери напора hg, мм	Скорость v = , м/с	Гидравлический коэффициент трения	Число Рейнольдса Re
h1, мм	h2, мм
1.
2.

Построенный участок кривой λ = λ(R_e) следует наложить на известные из литературы графики Никурадзе или Мурина и сделать заключения:

- о зоне сопротивления, которой соответствуют проведенные опыты;

- о величине относительной эквивалентной шероховатости испытанной трубы.

Модуль М1 «Потери напора по длине в круглой трубе»

 

 

Рисунок 3.

 

РАБОТА №5.