Хід роботи
1. Наповнити основний бак водою, і добитись усталеного руху її в трубопроводі.
2. На лінійці мірного баку зафіксувати початковий рівень води і включити секундомір. Через 3-4 хвилини зафіксувати рівень води у мірному баку, зняти покази і виключити секундомір.
3. Провести підрахунок, підставивши дані у формулу (2).
Дані експерименту занести у звітну таблицю.
Питання для самоконтролю
1. У чому полягає енергетичний зміст рівняння Бернуллі?
2. Що називають живим перетином потоку?
3. В якому випадку живий переріз потоку збігається з поперечним перерізом труби?
4. Який рух рідини називають напірним?
5. Як записують рівняння нерозривності потоку?
6. Для чого потрібно, щоб напір Н на установці був постійним протягом усього досліду?
7. Що таке п’єзометрична і напірна лінії?
Звіт про роботу
Таблиця 4.1 Дані експерименту
Перетин |
Q1 |
h |
d1 |
d2 |
t |
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Завдання для самостійної роботи
При розв’язанні задач про рух рідини часто припускають, що рідина є ідеальною (абсолютно не стискуєма, не здатна протистояти розтягу і зсуву, і позбавлена властивості випаровуватись). Головне чим відрізняється ідеальна рідина від реальної це відсутність у неї в’язкості. Тобто в рухомій рідині можливий лише один вид напруги – стиснення.
Основними
рівняннями, які дають можливість
розв’язувати задачі про рух ідеальної
рідини, є рівняння витрати рідини (Q
=
S)
і рівняння Бернуллі
+
+
=
const.
Рівняння витрати виражає умову неперервності (суцільності) потоку нестискуючої рідини, або, що те саме, рівність об’ємних витрат в будь-яких двох поперечних перетинах одного і того ж потоку, наприклад 1 і 2, тобто Q1 = Q2 або 1S1 = 2S2 . Звідки
=
.
Для двох перетинів рівняння Бернуллі записується так:
+
+
=
+
+
= Н
При використанні рівняння Бернуллі для розв’язання задач треба дотримуватись таких умов:
1) витрата рідини між перетинами 1 і 2 повинна бути постійною;
2) рух рідини повинен бути усталеним;
3) рух рідини в перетинах 1 і 2, що з’єднується рівнянням Бернуллі, повинен бути паралельно-струмінним або плавно змінним; в проміжку між перетинами рух рідини може бути і рівнозмінним.
Рівняння Бернуллі для потоку рідини виражає собою закон збереження руху рідини вздовж потоку.
Якщо енергію рідини віднести до одиниці об’єму, то складові рівняння Бернуллі будуть мати розмірність тиску, а саме саме рівняння прийме такий вигляд:
+
+
=
+
+
= Н
.
Якщо ж енергію рідини віднести до одиниці маси, то можна отримати третю формулу запису рівняння.
+
+
=
+
+
Для потоку реальної рідини (в’язкої) рівняння Бернуллі матиме такий вигляд:
+
+
=
+
+
+
h,
де
– коефіцієнт
Коріоліса, який враховує нерівномірність
розподілу швидкості по перетину і
дорівнює відношенню дійсної кінетичної
енергії потоку до кінетичної того ж
потоку, але при рівномірному розподілу
швидкостей;
h – сумарна втрата повного напору між перетинами 1 і 2, обумовлена в’язкістю рідини.
Розрізняють два види гідравлічних втрат напору: по довжині труби і на місцевих опорах.
Втрати напору по довжині потоку визначають за формулою Дарсі:
h
=
λ
.
Коефіцієнт опору λ визначають в залежності від режиму руху рідини:
- при ламінарному за формулою
λ
=
;
- при турбулентному режимі
λ
= f
(
)
.
Розподіл швидкостей по поперечному перетині круглої труби радіусом r при ламінарному русі виражається параболічним законом
=
(
-
)
.
Втрати напору на місцевих опорах знаходять за формулою Вейсбаха:
=
,
Де – середня швидкість рідини перед місцевим опором (при розширенні) або за ним (при звуженні);
– безрозмірний
коефіцієнт місцевого опору.
Числове значення коефіцієнта місцевого опору знаходять за таблицями для відповідного опору.
Таблиця 4.2.Значення коефіцієнта при різкому звуженні
S2/S1 |
0,01 |
0,10 |
0,20 |
0,40 |
0,60 |
0,80 |
1,00 |
|
0,50 |
0,45 |
0,40 |
0,30 |
0,22 |
0,12 |
0 |
Таблиця 4.3. Значення коефіцієнта для діафрагми
S0/S |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
226 |
47,8 |
17,5 |
7,8 |
3,75 |
1,8 |
0,8 |
0,29 |
0,06 |
0,0 |
Таблиця 4.4 Значення коефіцієнта для крана
α ° |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
65 |
82,5 |
|
0,05 |
0,29 |
1,56 |
5,47 |
17,3 |
52,6 |
206 |
486 |
∞ |
Таблиця 4.5 Значення коефіцієнта для засувки
а/d |
1/4 |
3/8 |
1/2 |
5/8 |
3/4 |
7/8 |
|
0,26 |
0,81 |
2,06 |
5,52 |
17,0 |
97,8 |
При підготовці до лабораторної роботи розв’язати задачі 1, 2, 3, 4, і 5.