Местные потери отчет
.docx
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра транспорта и хранения нефти и газа
Гидравлика
и нефтегазовая гидромеханика
По дисциплине _______________________________________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Определение
коэффициентов местных потерь напора
Тема: _________________________________________________________________
Выполнила: студентка гр. _СТ-11 /______________ / /Максимова Е. Н./
(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент /______________/ /Воронов В.А. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: ________________
Дата: _____________________
Санкт-Петербург
2013
Цель работы: познакомиться с понятием местные потери напора, научиться определять коэффициент местных потерь.
Теоретические сведения:
Местные потери напора вызываются резкими изменениями формы потока, направления и скорости и объясняются тем, что поток не следует точно конфигурации трубопровода в местах его резкого поворота, расширения, сужения, а отрывается от стенок. Возникают водоворотные зоны. Местные потери наблюдаются на сравнительно коротких участках движения жидкости.
Величину местных потерь определяют по формуле Вейсбаха
(1)
где - коэффициент местного сопротивления.
Формула Борда для местных потерь при расширении
(2)
где - потерянная скорость; - эмпирический безразмерный коэффициент потерь, принимающий значения в интервале от нуля до единицы.
Полная потеря напора при сужении определится по формуле
(3)
где коэффициент сопротивления сужения определяется по полуэмпирической формуле И.Е. Идельчика
в которой - степень сужения.
В случае внезапного расширения потока коэффициент потерь равен единице. В других случаях коэффициент потерь следует определять, чаще всего, с использованием эмпирических формул (на основании данных, полученных экспериментальным путём). Формула Борда-Карно справедлива для случая уменьшения скорости, V1 >V2, в другом случае потери ΔE равно нулю, поскольку увеличение скорости V2 по сравнению со скоростью V1 означало бы совершение внешними силами работы над потоком жидкости, и тогда говорить о потерях на местном сопротивлении не приходится.
Коэффициент потерь может быть уменьшен или увеличен ξ путём изменения формы потока. Например, применяя диффузор вместо внезапного расширения, можно уменьшить коэффициент потерь.
Величина местных потерь напора равна разности полных напоров жидкости до и после местного сопротивления. Полный напор потока жидкости равен
(4)
где - статический напор, ; - скоростной напор, ; коэффициент Кориолиса равен 1.
Напор, потерянный в местном сопротивлении вычисляется по формуле
(5)
где - величина полного напора перед местным сопротивлением; - величина полного напора после сопротивления.
В колене диаметр трубы одинаков на сем ее протяжении, а значит скоростные напоры до и после колена, поэтому величина потерь напора в нем может быть вычислена как разность статических напоров на входе и выходе.
Схема установки и ход работы:
Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.
Работа производилась на опытном трубопроводе, который включает в себя три вида местных сопротивлений: колено, резкое расширение и резкое сужение. На входе и выходе каждого из этих сопротивлений находятся пьезометры VII-X.
Пьезометры IX-X показывают статический напор потока жидкости на входе и выходе из колена, X-VII – резкого расширения, а VII-VIII – резкого сужения потока. Расход жидкости определяется по расходомеру и по показателям пьезометров V и VI.
1 – колено; 2 – пьезометрический щит; 3 – водомерная стеклянная трубка; 4 – водослив; 5 – труба; 6 – задвижка; 7 – бак; 8 – сливная труба; 9 – мерный бак; 10 – задвижка; 11 – водомерная стеклянная трубка; 12 – сливной бак; 13 – труба Вентури; 14 - расширенная часть.
Рисунок 1 – схема экспериментальной установки с расходомером.
Для определения коэффициентов местных потерь напора проводят четыре опыта. Перед каждым опытом с помощью вентиля 10 устанавливается расход жидкости в трубопроводе. После того, как режим движения жидкости установился, сняли показания пьезометров с V по X.
Формулы и данные для вычислений:
Потери напора между пьезометрами V и VI равны
(6)
Расходы определяются по разности показаний пьезометров V и VI () и по формуле:
(7)
Средняя скорость в сечениях пьезометров VII-X вычисляется по формуле
(8)
где - площадь указанных сечений трубопровода; - диаметр трубы в указанных сечениях ().
Скоростной (кинетический) напор в сечениях пьезометров VII-X равен
(9)
Потери напора в колене при учете, что падение полного и статического напора здесь одинаково, .
Полные напоры в сечениях пьезометров VII, VIII, X равны
(10)
Потери напора при резком расширении и сужении вычисляются по формулам
(11)
Численные значения коэффициентов местных сопротивлений определяются по формулам
(12)
Экспериментальные данные:
Таблица 1. Показания пьезометров
№ опыта |
||||||||||
1 |
11,09 |
10,90 |
11,08 |
10,93 |
11,05 |
10,95 |
11,00 |
11,04 |
11,02 |
11,06 |
2 |
11,00 |
10,97 |
10,55 |
10,40 |
10,95 |
10,62 |
10,77 |
10,64 |
10,77 |
10,75 |
3 |
10,80 |
10,70 |
9,50 |
9,05 |
10,65 |
9,70 |
9,90 |
9,55 |
10,00 |
9,95 |
4 |
10,69 |
9,43 |
4,28 |
2,55 |
9,43 |
5,10 |
5,10 |
4,35 |
6,73 |
6,15 |
Таблица 2.1 Данные эксперимента
№ |
hV, дм |
hVI, дм |
h, дм |
Q, дм3/с |
hVII, дм |
hVIII, дм |
hIX, дм |
hX, дм |
v1, дм/с |
v2, дм/с |
v3, дм/с |
1 |
11,0 |
10,8 |
0,2 |
0,59 |
10,9 |
10,775 |
11,05 |
10,925 |
0,894 |
0,797 |
1,4 |
2 |
10,85 |
10,3 |
0,55 |
0,98 |
10,45 |
10,25 |
10,55 |
10,5 |
1,48 |
1,32 |
2,3 |
3 |
10,525 |
9,2 |
1,325 |
1,52 |
9,5 |
9,1 |
9,775 |
9,7 |
2,3 |
2,05 |
3,62 |
4 |
9,8 |
6,3 |
3,5 |
2,47 |
7,05 |
5,95 |
7,7 |
7,4 |
3,7 |
3,3 |
5,88 |
Таблица 2 (продолжение). Результаты измерений и вычислений
hv1, дм |
hv2, дм |
hv3, дм |
HVII, дм |
HVIII, дм |
HX, дм |
hk, дм |
hp, дм |
hc, дм |
|||
0,004 |
0,003 |
0,01 |
10,903 |
10,785 |
10,929 |
0,125 |
0,026 |
0,118 |
31,25 |
8,67 |
11,8 |
0,01 |
0,009 |
0,027 |
10,459 |
10,277 |
10,51 |
0,05 |
0,051 |
0,182 |
5 |
5,67 |
6,74 |
0,027 |
0,02 |
0,067 |
9,52 |
9,167 |
9,727 |
0,075 |
0,207 |
0,353 |
2,78 |
10,35 |
5,27 |
0,07 |
0,056 |
0,17 |
7,106 |
6,12 |
7,47 |
0,3 |
0,364 |
0,986 |
4,3 |
6,5 |
5,8 |