2.4. Изучение потери напора по длине при установившемся движении

Цель работы:

1. Определить опытным путём потери напора по длине в горизонтальной трубе постоянного диаметра при установившемся движении для различных режимов движения жидкости.

2. Постро ть график зависимости потерь напора от средней скорости.

3. Проанал з ровать значения опытных потерь напора, график
hl = f(V) сделать вывод о зависимости путевых потерь напора от
С
режима дв жен я ж дкости.
Пр боры	нструменты: установка из компьютерной версии
установки
«Виртуальный практ кум» для изучения режимов движения жидко-
сти (схема представлена на рис. 7).
Оп сан е	приведено в п. 2.2.
Для проведен я эксперимента используем участок трубы между
пьезометрами 3.
Управления действиями студента при выполнении лаборатор-
ной работыбведётся через «окно диалога», которое появляется на эк-
ране компьютера при проведении опыта.
Порядок выполнения работы:
	А

1.В окне компьютерной программы «Содержание практикума» (см. рис. 8) выбрать «РАЗДЕЛ 1 (Прикладная гидромеханика)» и нажать клавишу Enter на клавиатуре компьютера.

2.В открывшемся окне «Перечень лабораторных работ» выбрать лабораторную работу «Иллюстрация ламинарного и турбулентного режимов» (см. рис. 9) и войти в тему нажатием клавиши Enter на клавиатуре компьютера.

3.В открывшемся окне выбрать оператор компьютерной программы «Указания по выполнению работы» (см. рис.10) и войти в него, нажав на клавишу Enter на клавиатуре компьютера.

4.В открывшемся окне меню выбрать оператор «Настройка экспериментальной установки» (см. рис. 11) и войти в него (Enter).

5.В открывшемся окне курсором выбрать вид жидкости, ука-

занный преподавателем, и вернуться в исходное меню, дважды нажав клавишу Enter на клавиатуре компьютера (см. рис. 12).ДИ

40

6. В открывшемся окне (см. рис. 10) выбрать оператор «Проведение эксперимента» и войти в него, нажав на клавишу Enter на клавиатуре компьютера.

7. В открывшемся окне (см. рис. 13), снять с экрана компьютера показатели: d – диаметр трубы; T – температура жидкости; ν – кинематическая вязкость жидкости, занести значения в табл. 9.

8. ледуя указаниям «окна диалога», установить относительное открыт е крана 4 так, чтобы из трубы 1 вода вытекала тоненькой струйкой (А равно 0,01…..0,1).

9. ледуя указан ям «окна диалога», для пуска краски из бачка
6 в стеклянную трубу 2 и измерения расхода нажмите клавишу Q на
С
клавиатуре компьютера; на людайте, как формируется струйка кра-
сителя в воде (см.		с. 14).
10. нять с экрана компьютера показания мерного бачка W, се-
кундомера t нд катора разности уровней в пьезометрах 8.
11. Регул руя			крана 4, провести два опыта для лами-
открытие
нарного реж ма, два опыта для переходного состояния потока, три
опыта для		режима.
		О ра отка опытных данных
	турбулентного
		А

Потери напора (потери энергии) по длине hl – потери напора на совершение ра оты по преодолению сил трения. Их ещё называ-

	Д
ют линейными, путевыми и определяют как при турбулентном, так
и при ламинарном режиме движения для круглых труб по формуле
Вейсбаха – Дарси:
h		l		V 2	,
							(24)
l		d 2g
						И

где l, d, V – соответственно длина участка трубы, диаметр трубы, средняя скорость; λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси), зависящий от режима движения жидкости и от шероховатости поверхности; g – ускорение свободного падения.

Опытным путём путевые потери напора определяются из уравнения баланса энергии (14). Применительно к экспериментальной установке (см. рис. 7):

z1 = z2 – так как стеклянная труба горизонтальна;

V1 = V2 – так как стеклянная труба постоянного диаметра.

Тогда потери напора по длине можно определить как разность пьезометрических высот (показаний пьезометров, а именно показаний

41

индикатора разности уровней в пьезометрах) в начальном и конечном сечениях трубопровода:

h	p1		p2	.	(25)
l	g		g

С
		1. Определить расход воды объёмным путём по формуле (15).
		2. Вычислить площадь живого сечения трубопровода по
	формуле (16).
	разности1 см								Таблица 9
	Опытные расчётные данные для изучения потерь напора по длине
	№	Показатель	Ед.				Номер опыта
	п/п		зм.	1	2	3	4	5	6	7
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10
		Показан я
		нд катора
		уровней в
		пьезометрах
2		W	см3
		б
	3	t с
	4	d	см
	5	T	°C
6		ν	см2/с
		Потери	Асм
7		напора по
		длине hl
	8	Q	см3/с		Д
9		ω	см2

3.Определить среднюю скорость в живомИсечении трубопровода по формуле (17).

4.Вычислить число Рейнольдса по формуле (20).

5.Сделать вывод о режиме движения жидкости для каждого проведённого опыта.

6.Построить график зависимости путевых потерь напора от

42

средней скорости, откладывая по вертикали потери напора, а по горизонтали – значения средней скорости.

Расчётные величины занести в табл. 9.

7.	делать вывод о зависимости путевых потерь напора от ре-
жима движения жидкости.
С		Контрольные вопросы
1.	Чем обусловлены потери напора по длине трубопровода?
2.	Как определяются путевые потери напора на лабораторной
установке?
жидкости
3.	Зав сят ли потери напора от материала трубы?
4.	Зав сят ли путевые потери напора от режима движения
	?
5.	Для как х реж мов движения справедлива формула Вейсба-
ха-Дарси?
6.	Какова зав с мость потерь напора и средней скорости при
ламинарном реж ме?
7.	Какова зав с мость потерь напора и средней скорости при
	А
турбулентном режиме?
8.	Изменятсябли путевые потери напора, если при постоянном
расходе диаметр тру ы уменьшить в два раза?
9.	Изменятся ли путевые потери напора, если при постоянном
			Д
расходе длину трубы уменьшить в два раза?
10. Изменятся ли путевые потери напора, если расход жидкости
увеличить в два раза?
			И

43