Последовательность проведения опыта

Заполняется напорный бак водой. Открывается вентиль на одной из труб. После стабилизации уровней воды в пьезометрах П₁₀ и П₁₁ записываются их показания. Расход воды определяется объемным способом. Регулирование расхода (скорости) воды осуществляется изменением степени открытия вентиля. Всего делается 3 опыта на каждой трубе. Все данные заносятся в табл. 4.1.

 

 

; ; ;                                          Таблица 4.1

№ опыта	Показания пьезомет-ров, см		, м^3	, сек	, м^3/с	, м/с				по одной из формул	по графику ВТИ
	П10	П11

 

Открывается вентиль на второй трубе. После стабилизации уровней воды в пьезометрах П₇, П₈ и П₉ записываются их показания. Расход воды определяется объемным способом. Регулирование расхода (скорости) воды осуществляется изменением степени открытия вентиля. Всего делается 3 опыта на каждой трубе. Все данные заносятся в табл. 4.2.

 

; ;                                               Таблица 4.2

№ опыта	Показания пьезомет-ров, см		, м^3	, сек	, м^3/с	, м/с				по одной из формул	по графику ВТИ
	П7	П8

 

; ;                      Продолжение таблицы 4.2

№ опыта	Показания пьезомет-ров, см		, м^3	, сек	, м^3/с	, м/с				по одной из формул	по графику ВТИ
	П8	П9

Полученные значения  и нанести на график в координатах . Сопоставить с графиком ВТИ (приложение).

Контрольные вопросы

 

1. Потеря напора на трение. От чего зависит?

2. Потеря давления на трение.

3. Коэффициент гидравлического трения. От чего зависит?

4. Зависимости для определения коэффициента гидравлического трения.

5. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости.

6. Дать определение гидравлически гладких и гидравлически шероховатых труб.

7. Номограмма для определения коэффициента гидравлического трения

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Задание

1. На трубопроводе с местными сопротивлениями при установившемся движении воды снять показания пьезометров.

2. Замерить расход, вычислить скорости и потери напора.

3. Определить опытным путем коэффициенты местных сопротивлений  и сравнить опытные результаты с расчетными.

Экспериментальная установка

Экспериментальная установка представляет собой горизонтальный трубопровод переменного сечения, состоящий из последовательно соединенных между собой труб разного диаметра (рис.4.1).

На характерных участках трубопровода, т.е. при переходе от одного диаметра к другому и в месте размещения задвижки, установлены пьезометры, служащие для измерения пьезометрического напора до и после местного сопротивления:

.

Вода подается из мерного бака по трубопроводу, в начале которого имеется регулировочный вентиль. Установленный в конце трубопровода вентиль регулирует расход воды. Расход измеряется с помощью мерного бака объемным способом. Вода из напорного бака сбрасывается через сливную трубу.

Пояснение к работе

При  гидравлических расчетах коротких напорных трубопроводов для определения общих потерь энергии , на преодоление гидравлических сопротивлений при движении напорного потока необходимо вычислять местные потери напора . Местные потери напора возникают при резком изменении конфигурации граничных линий тока, уменьшении или увеличении живых сечений вдоль потока, которые создаются фасонными частями, арматурой и другим оборудованием трубопроводной сети. Они вызывают изменение величины и направление скорости (пульсацию) при движении жидкости на этих его участках.

Потери напора в местных сопротивлениях  определяют по формуле Вейсбаха

,

где - средняя скорость в сечении, расположенном ниже по течению за данным сопротивлением;

 - коэффициент местного сопротивления;

 - ускорение свободного падения.

Значение коэффициента местного сопротивления  в расчетной практике назначают в зависимости от вида сопротивления по справочным данным, а в случае внезапного расширения или сужения трубопровода - по формулам.

При выполнении лабораторной работы на установке изучают три вида местных сопротивлений: вентильный кран, внезапное сужение трубопровода и внезапное расширение трубопровода.

Опытное значение соответствующих коэффициентов местных сопротивлений , ,  вычисляют из формулы Вейсбаха

.

Для определения опытным путем местных потерь напора  используют уравнение Бернулли, составляемое для двух сечений 1–1 и 2–2, назначаемых перед и после местного сопротивления, относительно плоскости сравнения 0–0 взятой по оси трубы установки.

,

откуда

.

По полученным формулам вычисляют потери напора  для каждого местного сопротивления, имея ввиду, что показание пьезометра соответствует в уравнении Бернулли величине в общем случае равной

.

При сопоставлении опытных коэффициентов местных сопротивлений со справочными, аналитическому вычислению подлежат коэффициенты местных сопротивлений на внезапное сужения , и на внезапное расширение , найденные по формулам

 

; .

 

Справочный коэффициент местного сопротивления крана .

 

Порядок выполнения

Экспериментальная часть

1. Заполняют бак постоянного напора, открывая задвижку (см. рис. 4.1).

2. Задают опытный расход, регулируя открытие крана.

3. Проводят измерение расхода объемным способом, одновременно записывают в таблицу 5.1 показание пьезометров. Измерения производят повторно для повышения их точности.

4. Записывают постоянные установки.

 

Обработка опытных данных

Производят промежуточные вычисления:

1. Вычисляют расход.

2. Вычисляют скорость движения воды для каждого сечения трубопровода и соответствующий им скоростной напор.

       3. По формулам, полученным на основании уравнения Бернулли, вычисляют потери напора для каждого местного сопротивления

    Промежуточные вычисления вносят в таблицу 5.2.

    Вычисляют значения опытных коэффициентов местных сопротивлений, используя выражение , которые сводят в таблицу 5.3. В этой же таблице приводят справочные значения коэффициентов местных сопротивлений.

;                                                                        Таблица 5.1

,дм^3	,сек	Показания пьезометров, дм

Таблица 5.2

, дм^3/ сек	, дм/ сек	, дм/ сек			Потери напора, дм

 

Таблица 5.3

оп	спр	оп	спр	оп	спр

Контрольные вопросы

1. Для каких гидравлических расчетов используют значение коэффициентов местных сопротивлений?

2. Каким способом определяют расход жидкости при выполнении данной лабораторной работы?

3. С какой целью при выполнении лабораторной работы снимают показания пьезометров?

4. От каких факторов зависят потери напора в кране?

5. От каких факторов зависит коэффициент сопротивлений крана?

6. От каких факторов зависят потери напора на внезапное расширение и внезапное сужение?

7. От каких факторов зависят коэффициенты местного сопротивления на внезапное расширение и внезапное сужение?

8. С какой целью в данной лабораторной работе можно воспользоваться уравнением Бернулли?

 

Библиографический список

1. Лапшев Н.Н. Гидравлика: учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 272с.

2. Пасько П.И. Механика жидкости и газа, гидрогазодинамика и гидравлика. /Волгодонский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. – 144 с., методобеспеченность - .

3.Богомолов А.М., Михайлов К.А. Гидравлика: Учеб. для вузов.-М.: Стройиздат, 1965. - 632 с.

5. Лабораторный практикум по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: [Учеб. пособие для втузов]/Я.М. Вильнер, И.П. Вопнярский, В.И. Кузменков, И.А. Шульпин; Под ред. Я.М. Вильнера.-3-е изд., перераб. и доп.- Мн.: Вышэйш. шк., 1980. - 224 с.

4. Долгалев Д.И., Веселова И.Н. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Механика жидкостей и газов»/ Волгодонский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. 27 с., методобеспеченность - .

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Номограмма для определения коэффициента гидравлического трения

 

 

Учебно-практическое издание

 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Механика жидкостей и газов»

 

Составители - Самойленко Александр Владимирович, Веселова Ирина Николаевна

 

 

Редактор

______________________________________________________________________

 

Подписано в печать..2011 Формат x .

 

Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л.. Уч. - изд. л.,

Тираж  экз.

______________________________________________________________________

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

346360, г.Волгодонск, ул.Ленина, 73/94.