Федеральное агентство образования и науки РФ

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. Куйбышева)

Строительный институт

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения

Лабораторная работа №8

Экспериментальное определение

коэффициентов местных

гидравлических сопротивлений

Выполнил: студент группы С-9932

Дмитриев Р. О.

Проверил: старший преподаватель

Филимонова В.А.

Владивосток

2011

1. Цель работы:

Экспериментальное исследование зависимости потерь напора на местные гидравлические сопротивления (поворот потока на 90° и резкое расширение или сужение потока) от режима движения жидкости и сопоставление экспериментальных и справочных значений коэффициента сопротивлений на повороте потока на 90° (ξ_кол.), на участках резкого расширения (ξ_р.р.) и сужения потока (ξ_р.с.).

2. Основные теоретические положения

На отдельных участках трубопроводов и каналов, где имеются изменения формы и размеров поперечного сечения, изменения направления движения возникают дополнительные сопротивления. В результате этого происходят потери напора h_м .

Потери напора на местные гидравлические сопротивления определяются по формуле Вейсбаха

(1)

Где ξ - коэффициент местного сопротивления; v - средняя скорость потока в сечении, как правило, за местным сопротивлением; g - ускорение силы тяжести.

От потерь напора на участке местного гидравлического сопротивления к потерям давления переходят по зависимости

(2)

Как показывают анализ и результаты опытов коэффициент ξ: зависит от формы местного сопротивления и в некоторых случаях от числа Рейнольдса. При малых числах Re их влияние учитывается по формуле А.Д. Альтшуля

(3)

где А - коэффициент, определяемый по табл. 1 [15] в зависимости от вида местного сопротивления; ξ_кв - коэффициент местного сопротивления соответствующий квадратичной области.

Ввиду большой сложности структуры потока в местных сопротивлениях, значение ξ, как правило, определяют опытным путем. Для резкого расширения потока (рис. 1) французский инженер Борда, используя ряд допущений, теоретическим путем получил зависимость для определения потерь напора, которая имеет вид

(4)

где ν₁ - средняя скорость потока в узкой трубе диаметром d; ν₂ - средняя скорость потока в широкой трубе диаметром D.

Преобразование формулы Борда дает возможность получить зависимость для определения коэффициента сопротивления при резком расширении потока в виде

(5)

где ω₁ - площадь сечения трубы диаметром d; (ω₂ - площадь сечения трубы диаметром D.

3. Описание опытной установки

Исследования проводятся на установке ГД-5 (рис. 1), описание которой представлено в лабораторной работе №7.

Рис. 1. Схема резкого расширения потока

4. Задание

При выполнении работы необходимо:

- определить опытный коэффициент сопротивления резкого расширении ξ_р.р.(оп) и сужения ξ_р.с.(оп) потока при пяти различных расходах жидкости в трубе;

- определить опытный коэффициент сопротивления колена ξ_кол(оп) (поворот потока под углом 90°) при пяти различных расходах жидкости;

- построить опытные зависимости ξ_кол(оп) = f₁(Re); ξ_р.р.(оп) = f₂(Re); ξ_р.с.(оп) = f₃(Re);

- определить теоретическое значение коэффициента ξ_р.р. и ξ_р.с.;

- найти справочное значение коэффициента сопротивления колена ξ_кол;

- определить потери напора на участке резкого расширения потока по h_{р.р.(расч)} формуле Борда и сравнить с опытными значениями ξ_р.р.(оп);

- сопоставить опытные и расчетные данные о потерях напора в колене h_кол и при резком сужении потока h_р.с.;

- сделать выводы по работе.

Рис. 2. Тарировочный график мерного бачка