Контрольные вопросы

1. Какие причины вызывают возникновение потерь напора по длине?

2. Каков физический смысл коэффициента Дарси и его связь с напряжением трения на стенке трубы?

3. Как определяются потери напора по длине? Запишите формулу Дарси – Вейсбаха.

4. Чем определяется величина коэффициента Дарси?

5. Что называется абсолютной, относительной и эквивалентной шероховатостью? Что такое искусственная шероховатость?

6. Какие зоны трения Вы знаете? Чем они отличаются?

7. Какие трубы называются гидравлически гладкими, гидравлически шероховатыми? Может ли быть таковой одна и та же труба?

8. От каких факторов зависит толщина вязкого подслоя? Как она изменяется с изменением скорости течения жидкости, вязкости?

9. Какая зона называется квадратичной? Почему?

10. Объясните появление "седла" на графике Никурадзе (в зоне смешанного трения).

11. Влияет ли изменение диаметра трубы на потери напора при постоянном расходе жидкости:

а) в ламинарном режиме;

б) в зоне гидравлически гладких труб.

Лабораторная работа №7 Определение коэффициентов местных сопротивлений

Цель работы: Определить опытным путем величины коэффициентов местных сопротивлений () в напорном трубопроводе и сравнить полученные значения с данными, приведенными в справочниках.

1. Основные положения и расчетные зависимости

При движении жидкости по трубопроводу часть энергии (напора) теряется на преодоление гидравлических сопротивлений, вызванных установкой трубопроводной арматуры (внезапное сужение, внезапное расширение, тройник, крестовина, колено, кран, вентиль, задвижка, диафрагма и т.д.). Эти гидравлические сопротивления называются местными, а потери энергии на них местными потерями.

Особенностью местных сопротивлений является наличие при турбулентном режиме вихревых зон (рис. 7.1) и деформации эпюры скоростей.

Рис.7.1. Кинематическая структура потока в зоне местного сопротивления диафрагмы

Транзитный поток отделен от вихревой зоны осредненной во времени и пространстве поверхностью раздела ab. Транзитная струя в области вихревой зоны неустойчива. Поэтому поверхность раздела аb является зоной интенсивного вихреобразования и перехода механической энергии в тепловую. В виду большой сложности явлений, происходящих в жидкости, протекающей через местное сопротивление, только в отдельных случаях коэффициент  может быть найден теоретически. В преобладающем большинстве случаев  определяется опытным путем. Исследования, проведенные учеными, показали, что зависимость коэффициента  от Re наблюдается при ламинарном режиме движения жидкости. В турбулентном потоке влияние числа Re на коэффициент  весьма незначительно. При практических расчетах в области турбулентного режима движения этот коэффициент зависит только от вида и конструктивного выполнения местного сопротивления.

При экспериментальных исследованиях потери энергии (напора) определяются из уравнения Бернулли при условии h_м  0, h_l = 0.

, (7.1)

где – полная удельная энергия потока перед местным сопротивлением;

– полная удельная энергия потока после местного сопротивления.

Величина коэффициента местного сопротивления определяется по формуле

. (7.2)