Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Местные потери отчет

.docx
Скачиваний:
46
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
1.17 Mб
Скачать

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

Лабораторная работа № 5

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

Соседние файлы в предмете Гидравлика