5. Методика и порядок проведения экспериментов

- включить насос (3) и установить нужный расход в трубе (5-6) рукоятью крана (9), расположенной на передней стенке бака-резервуара (1 );

- замерить по секундомеру время Т поднятия в мерном бачке (7) воды до заданного уровня Н;

- снять показания пьезометров II и III, IV и V, VIII и IX;

- замерить температуру воды t°;

- изменить расход жидкости в трубе и повторить все замеры.

Данные всех измерений записать в табл. 1.

Таблица 1 Результаты измеренийXППараметр	Обозначение	Опыт
		1	2	3	4	5
Начальный уровень воды в мерном бачке, м	H1*10^-2	3	3	3	3	3
Уровень воды в мерном бачке через промежуток времени T, м	H2*10^-2	4	4	4	4	4
Время наполнения мерного бачка от уровня H1 до уровня H2, с	T	12,41	12,29	11,85	13,07	12,05
Показание пьезометра II,м	H2*10^-2	53	46	48	46	47
Показание пьезометра III,м	H3*10^-2	46	33	39	41	40
Показание пьезометра IV,м	H4*10^-2	43	27	37	37	37
Показание пьезометра V,м	H5*10^-2	42,5	26,5	30,5	34	32
Показание пьезометра VIII,м	H8*10^-2	41	26	31,5	28	31,1
Показание пьезометра IX,м	H9*10^-2	41,5	23	28	25	29
Температура воды, °C	t	23	24	25	25,3	26

6.Обработка результатов измерений

- используя тарировочный график (рис. 2), определить поступивший объём жидкости в мерный бачок (7) за время T;

- зная время T наполнения объёма W (0,5 ∙10^-3), определить расход воды в трубе:

(6)

- определить среднюю скорость движения жидкости в трубе (5) диаметром d=10мм:

(7)

- вычислить число Рейнольдса в трубе:

(8)

где - кинематический коэффициент вязкости, м²/с

10^-4 (9)

• по разности показаний пьезометров II и III, учитывая разность высот сечений II-II и III-III (Δz), определить потери в двух коленах

h_кол(оп)=h₂-h₃+Δz (10)

- из формулы (1) определить опытные значения коэффициента сопротивления одного колена

(11)

- определить среднюю скорость движения воды в трубе диаметром D=21мм

(12)

- по разности показаний пьезометров IV и V определить опытные потери напора при резком расширении потока:

(13)

- используя зависимость (1), определить опытные значения коэффициента сопротивления при резком расширении потока:

(14)

- по разности показаний пьезометров VIII и X определить опытные потери напора при резком сужении потока:

(15)

• используя зависимость (1), определить опытные значения коэффициента сопротивления при резком сужении потока:

(16)

- определить справочное значение коэффициента сопротивления колена ζ_{кол(расч)}. Для турбулентного движения коэффициент сопротивления колена ζ_{кол(расч)} = 1.

- определить расчётные значения потерь напора в колене h_{кол(расч)} по зависимости (1)

- по теоретической формуле Борда (4) определить потери напора при резком расширении потока h_{р.р.(расч)}

- по зависимости (5) рассчитать теоретическое значение коэффициента местного сопротивления при резком расширении потока ζ_{р.р.(расч)}

- найти справочное значение коэффициента резкого сужения потока ξ_{р.с.(расч)} (равно 4) и по формуле (1) рассчитать потери напора при резком сужении потока h_{р.с.(расч)}

- по формулам

(17)

(18)

определить процент расхождения опытных и расчетных значений потерь напора в местных сопротивлениях и коэффициентов местных сопротивлений в колене при резком расширении и сужении потока

Результаты расчётов сводятся в таблицу 2

Таблица 2 Результаты вычисленийXПараметр	Обозначение	Опыт
		1	2	3	4	5
Объём воды в мерном бачке, м3	W*10^-3	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Расход воды, м3/с	Q*10^-3	0,04	0,041	0,042	0,036	0,041
Средняя скорость движения воды в трубе диаметром d, м/с	v1*10^-2	50,9	52,2	53,5	45,9	52,2
Средняя скорость движения воды в трубе диаметром D, м/с	v2*10^-2	11,6	11,8	12,1	10,4	11,8
Число Рейнольдса	Re	5409	5680	5951	5140	5939
Опытные потери напора в колене, м	hкол(оп)*10^-2	7	13	9	5	7
Опытные потери напора при резком расширении потока, м	hр.р.(оп) *10^-2	1,7	1,8	7,8	4	6,3
Опытные потери напора при резком сужении потока, м	hр.с.(оп) *10^-2	0,75	4,3	4,9	4	6,4
Опытное значение коэффициента сопротивления колена	ζкол(оп)	5,3	9,4	6,2	4,7	5
Опытное значение коэффициента резкого расширения потока	ζр.р.(оп)	24,8	25,3	104,4	72,5	52,6
Опытное значение коэффициента резкого сужения потока	ζр.с.(оп)	0.6	3,1	3,4	3,7	4,6
Справочное значение коэффициента сопротивления колена	ζкол(расч)	1	1	1	1	1
Теоретическое значение коэффициента резкого расширения потока	ζр.р.(расч)	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
Справочное значение коэффициента резкого сужения потока	ζр.с.(расч)	4	4	4	4	4
Расчётные потери напора в колене, м	hкол(расч) *10^-2	1,3	1,4	15	1,1	1,4
Расчётные потери напора при резком расширении потока, м	hр.р.(расч) *10^-2	2	2,1	2,1	1,8	2,1
Расчётные потери напора при резком сужении потока, м	hр.с.(расч) *10^-2	5,3	5,7	6,1	4,5	5,6
Расхождение опытных и расчётных значений потерь напора в колене, %	δкол	81	89	83	78	80
Расхождение опытных и расчётных потерь напора при резком расширении потока, %	δр.р.	17	16	73	55	66
Расхождение опытных и расчётных потерь напора при резком сужении потока, %	δр.с.	93	32	24	13	13
Расхождение опытных и теоретических значений коэффициентов сопротивления колена, %	δ'кол	81	89	84	79	80
Расхождение опытных и теоретических значений коэффициентов сопротивления при резком расширении потока, %	δ'р.р.	95	95	99	98	98
Расхождение опытных и теоретических значений коэффициентов сопротивления при резком сужении потока, %	δ'р.с.	54	29	70	8	13

- построить графики зависимости

h_кол(оп)=f₁(Q)

h_р.р.(оп)=f₂(Q)

h_р.с.(оп)=f₃(Q)

ζ_кол(оп)=f₄(Re)

ζ_р.р.(оп)=f₅(Re)

ζ_р.с.(оп)=f₆(Re

Вывод по лабораторной работе: В данной лабораторной работе мы определили, что причиной возникновения потерь напора в местных гидравлических сопротивлениях является поворот потока на девяносто градусов, резкое сужение и расширение потока.