12. Построить графическую зависимость опытного коэффициента гидравлического трения от числа Re: λ =f (Re).
Все измерения, сделанные в процессе опытов, и результаты вычислений занести в табл.1. и 2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеренные величины |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
|
|
|
Показания |
|
|
|
|
|
Темпе- |
||||||
|
ротаметра |
|
|
пьезометров |
|
|
|
|
|
ратура |
|
||||||||
п/ |
|
|
|
|
разность |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
h2 |
|
|
||||||||||||
п |
|
|
|
|
|
|
h1 |
|
|
|
|
воды |
|
||||||
|
дел. |
|
|
|
мм |
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
оС |
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
… |
|
|
|
… |
|
|
… |
|
… |
|
|
|
|
||||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисленные величины |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Средняя |
|
Коэфф. |
Число Рейнольдса |
||||||||||||
№ |
|
Расход |
скорость |
кинемат. |
|
Re |
|
|
|
|
|
|
|||||||
п/п |
|
Q |
течения |
|
вязкости |
|
|
|
|
lg Re |
|
||||||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
ν |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3/с |
м/с |
|
|
|
м2/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
… |
|
… |
|
|
|
|
… |
|
… |
|
|
|
|
… |
|
||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы.2 |
|
|
|
Коэфф-нт гидравлического |
От- |
Эк- |
|
Тол- |
|
||||||||||||
|
|
|
|
трения |
|
|
|
нос.ш |
вив.ш |
щина |
|
||||||||
№ |
|
опытный |
|
теоретиче- |
|
е- |
е- |
|
погр. |
|
|||||||||
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
ский |
рохо- |
рох. |
э |
слоя |
|
|||||
|
|
λоп |
lg(100λоп) |
|
λт |
|
lg(100λт) |
ват. |
|
|
|
|
δ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ d |
мм |
|
мм |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
82
… … … … … … … …
7
Контрольные вопросы
1.Как в данной работе определяется расход?
2.Как определить потери напора на трение?
3.Что такое пограничный слой и от чего зависит его толщина?
4.Что такое относительная шероховатость, эквивалентная шерохова-
тость?
5.Какие поверхности считаются гидравлически гладкими?
6.Чем можно объяснить то, что при турбулентном движении в квадратичной области потери напора по длине пропорциональны 2-ой степени скорости?
7.Какие области зависимости характерны для турбулентного движе-
ния?
8.От каких факторов зависит λ в различных зонах?
Лабораторная работа № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Цель работы
1.Опытным путем определить коэффициенты следующих местных гидравлических сопротивлений: резкое сужение потока; постепенное сужение потока; резкий поворот потока с углом поворота δ = 90o (колено), постепенный поворот потока с углом δ = 90o (отвод).
2.Сравнить полученные значения коэффициентов при резком и постепенном изменении потока.
1. Описание установки
Часть лабораторной установки, участвующая в работе, представлена
15
14 |
|
|
|
|
20 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
10 |
9 |
|
7 |
|
5 |
12 |
11 |
8 |
|
4 |
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
17 |
|
|
|
19 |
|
|
18 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
83 |
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
Рис. 1. Определение потерь на местных сопротивлениях
на рис. 1. Вода из напорного бака 1 емкостью 0,5 м3 прогоняется с помощью центробежного насоса 2 через систему гидравлических сопротивлений и поступает обратно в бак. Бак установлен выше насоса и имеет указатель уровня 3. Поступление воды из напорного бака в насос регулируется задвижкой 4, установленной на всасывающем трубопроводе. За насосом в нагнетательный линии установлена задвижка 5, с помощью которой регулируется расход воды в трубопроводе. Далее поток проходит через серию местных гидравлических сопротивлений: постепенный поворот (отвод) 6, диафрагму 7, постепенное расширение (диффузор) 8, постепенное сужение (конфузор) 9, змеевик 10, резкое расширение 11, резкое сужение 12 и попадает в коллектор 13. Из коллектора через открытую задвижку 14 вода по прямой трубе постоянного диаметра, подходит к резкому повороту (колену) 15, после чего возвращается в бак.
Расход воды на рабочем участке измеряется с помощью диафрагмы 7 с присоединенным к ней ртутным дифманометром 16. Одно колено дифманометра присоединяется перед диафрагмой, второе – за ней. Вследствие сужения потока непосредственно за диафрагмой увеличивается скорость течения и падает давление. Перепад давления на диафрагме определенным образом связан с расходом. Прилагаемая расходная характеристика диафрагмы (прил. 4) позволяет по измеренной разности уровней hрт опреде-
лить величину расхода. Потери напора на исследуемых местных сопротивлениях измеряются дифференциальными пьезометрами: 16 – отвод, 18 – конфузор, 19 – резкое сужение, 20 – колено.
Длина установки выбрана с таким расчетом, чтобы возмущения потока, возникающие при прохождении отдельных местных сопротивлений, затихали бы на прямых участках труб. Трубопровод и гидравлическая арматура приняты с внутренним диаметром 50 мм по соображениям наглядности, удобства измерения расхода диафрагмой, а также потому, что при меньших диаметрах заметно будет сказываться их изменение за счет загрязнений и ржавления.
2.Порядок проведения работы
1.Перед пуском насоса проверяется исправность заземления электродвигателя центробежного насоса, наличие воды в напорном баке по водомерному стеклу 3 и уровень воды в дифференциальных пьезометрах 16, 18, 19 и 20.
2.Полностью открывается задвижка 4 на всасывающем трубопроводе и задвижка 14 на коллекторе.
3.Включается центробежный насос 2 и постепенным открытием задвижки 5 устанавливается начальный расход воды в установке.
4.При установившемся движении воды снимаются показания ртутного дифманометра 17 и водяных дифференциальных пьезометров 16, 18, 19, 20.
5.Устанавливается новый расход воды изменением степени открытия задвижки 5.
6.Повторяется п.4.
7.При различных расходах проводится 6…7 опытов.
84
3.Порядок выполнения вычислений
1.По показаниям ртутного дифманометра 11 (рис. 1) и тарировочной кривой (прил. 4) определить расход воды в каждом опыте.
2.Вычислить среднюю скорость течения х = QS ,
где S – площадь сечения трубопровода (d=50 мм).
3.Определить потери напора гидравлических сопротивлений в местах 6, 9, 12 и 15 как разность показаний дифференциальных пьезометров 16, 18, 19 и 20 соответственно.
4.Вычислить коэффициент соответствующего местного сопротивления по формуле
ζ= hм 2хg2 .
5.Построить графические зависимости коэффициентов местных со-
ζконф = ), ζр.с = f (Q) и отдельнопротивлений от расхода f (Q
ζотв = f (Q), ζкол = f (Q).
Все измерения, сделанные в процессе опытов, и результаты вычислений занести в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Измеренные величины
|
|
|
|
|
Показания дифференциальных пьезо- |
|
||||||||
|
Отсчет по |
|
|
|
|
|
метров |
|
|
|
|
|||
|
|
16 |
18 |
|
|
19 |
20 |
|
||||||
|
ртутному |
|
плав- |
постепен- |
|
|
|
|
|
|||||
|
дифмано- |
|
ный |
|
|
|
резкий |
|
||||||
опыта |
метру |
|
|
пово- |
ное суже- |
резкое |
поворот |
|
||||||
|
|
|
|
рот |
ние |
|
сужение |
(колено) |
|
|||||
№ |
|
|
|
|
(отвод) |
(конфузор) |
|
|
|
|
|
|||
|
вый пра- |
вый |
(+) |
евый (-) |
вый |
евый (-) |
вый |
евый (-) |
вый |
евый пра(-)- вый (+) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
мм |
|
|
мм |
м |
мм |
|
м |
мм |
|
м |
мм мм |
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
м |
|
|
м |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
… … |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… … |
|
|||||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
Вычисленные величины
85