2

…

8

Таблица 2

Вычисленные величины

		Угловая	Расстоя-	Отметки то-
№	Число	скорость	ние точки	чек свобод-
	оборотов	вращения	от оси	ной поверх-
п/п	сосуда n	сосуда ω	вращения	ности h
			r
	об/мин	рад/с	см	см
1
2
…	…	…	…	…
8

Контрольные вопросы

1.При каком условии жидкость в сосуде находится в состоянии относительного равновесия?

2.По какому закону изменяется давление в жидкости по глубине и по радиусу цилиндрического сосуда при относительном покое?

3.Какую форму представляет свободная поверхность при относительном равновесии в случае прямолинейного и равноускоренного движения сосуда и при вращении его вокруг вертикальной оси?

4.Какие силы действуют на жидкость в сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси и движущемся прямолинейно и равномерно?

Лабораторная работа № 3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ НА ТРУБЕ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Цели работы:

1.Получить непосредственными измерениями значения пьезометрических и полных напоров вдоль трубы переменного сечения для установившегося течения реальной жидкости при разных расходах.

2.Определить средние скорости в сечениях потока и потери энергии (напора) на участках трубы, используя данные опытов.

3.Построить диаграмму изменения напоров (удельных энергий жидкости) вдоль потока для сопоставимых опытов, проанализировать характер изменения величин и их функциональные связи.

72

1. Порядок проведения опытов

			Р1
			Р2
			Р3
	Тр3
	Тр2		МД №5
Б1	Тр1		ВН1
			ВН2
			ВН3
	НМ	Б2	ВН4

Рис. 1. Изучение уравнения Бернулли

Схема экспериментальной установки для изучения уравнения Бернулли приведена на рис. 1. Исследуемый в этой работе модуль № 5 представляет собой круглую трубу в центральной части которой вмонтирована трубка Вентури. Модуль закрепляется на двух кронштейнах в нижней секции стенда. С одной стороны он соединяется с напорным баком, а с другой стороны соединяется с краном ВН1 с помощью которого изменяется расход протекающей через модуль жидкости. Необходимые размеры характерных частей модуля показаны на рис. 2.

Последовательность операций при проведении эксперимента следующая.

1.Освободив трубки Тр2 и Тр3 от зажимов, установить одинаковый уровень в пьезометрических трубках («нулевое» положение) и снова пережать трубки (рис. 1).

2.Включить электронасос НМ, плавно открыть вентиль ВН4, при приоткрытом вентиле ВН1.

3.Открывая и закрывая игольчатый вентиль ВН1, по шкале ротаметра Р3 установить заданный по условиям проведения лабораторной работы расход жидкости, и после достижения установившегося режима измерить его с помощью ротаметра и занести в протокол.

4.Снять показания пьезометров, присоединенных к разным сечениям модуля через штуцеры (Ш1. Ш2,…) и занести их в протокол.

5.По мере уменьшения расходов необходимо перейти на работу с ротаметром Р2, для этого перекрыть вентиль ВН4 и плавно открыть вентиль ВН3.После достижения установившегося режима повторить измере-

73

ния по п.4. Для работы с ротаметром Р1 перекрыть вентиль ВН3 и плавно открыть вентиль ВН2 и выполнить операции по п.п.3 и 4.

6. По окончании проведения работы выключить электронасос и перекрыть вентили ВН1, ВН2, ВН3 и ВН4.

2.Обработка опытных данных

1.По заданным диаметрам в каждом i-том сечении определить площади этих сечений Si.

						409
						359
					259	309
				218
			179
		120	138
	100
	50		Ø10	Ø11	Ø14	Ø16	Ø19	Ø20	Ø20	Ø20
Ø20	Ø20	Ø20
Ш1 Ш2 Ш3			Ш4 Ш5		Ш6	Ш7	Ш8 Ш9 Ш10 Ш11

Рис. 2. Схема трубки Вентури

2. Умножая показания ротаметров на соответствующие тарировочные коэффициенты определить расход воды в стеклянной трубе Q [л/с].

3. Вычислить среднюю скорость в каждом i-том сечении по форму-

ле

υi = Q .

Si

4. Вычислить скоростной напор (удельную кинетическую энергию)

υi2 .

2g

5.Определить полную удельную энергию, определяя ее как сумму

удельной потенциальной энергии pi / ρg (показания пьезометров) и удельной кинетической энергии υi / 2g в каждом i-том сечении.

6.Определить потери напора (полной удельной энергии) hf на участках трубы между сечениями как разность между полными напорами первого сечения и любого другого, расположенного ниже по течению.

7.Все величины, замеренные в опыте, и результаты вычислений занести в соответствующие графы таблиц 1 и 2.

8.Построить энергетический график одномерного потока жидкости, для этого на чертеж нанести:

•профиль трубки Вентури в масштабе;

•пьезометрические напоры для каждого i-того сечения

pi / ρg. откладывая их от оси трубы; вычертить пьезометрическую

74

линию;

•скоростные напоры υi / 2g, суммируя их с ординатами пьезометрической линии в соответствующих сечениях; провести линию полной удельной энергии;

•провести напорную плоскость (горизонтальную прямую) на уровне ординаты линии энергии первого сечения и обозначить потери напора между этим сечением любым, расположенным ниже по течению.

Таблица.1

Измеренные величины

Пока-

зания

Показания пьезометров

№

рота-

оп

метров

ыт

h

h

h

h

h

h

h

h

h

h

h

а

дел.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

м

1

2

Таблица 2

Вычисленные величины

Пло

Ско-

Удельные энергии

Потериэнергии

опыта№

сечения№

Расход Q

S

υ

p

υ

2

p + υ2

h

щадь

рост

по-

кине

се-

ь те-

тенци-

тиче

полная

че-

ская

f

чени

ния

альная

я

ρg

2g

ρg

2g

м3/с

м2

м/с

м

м

м

м

1

1

…

…

…

…

…

…

…

11

2

1

…

…

…

…

…

…

…

11

75