V. Содержание отчета

Исходные данные.

Диаметры труб d и площади сечений потока S на иссле­дуемых участках трубопровода.

Участок I — = 25· м; = ... .

Участок II — = 50· м; = ... .

Участок III — = 20· м; = ... .

Объем жидкости в мерном баке = 10· .

Экспериментальные данные.

Время наполнения объема

Расход жидкости Q= ...

Кинематический коэффициент вязкости v= ... /с.

Резкое расширение потока

Потеря напора = ... 10^-2 м.

Опытная величина коэффициента местного сопротивле­ния ( )_оп…

Расчетная величина коэффициента местного сопротивле­ния ( )_расч...

Относительная погрешность = ... %.

Резкое сужение потока

Потеря напора = ... 10^-2 м.

Опытная величина коэффициента местного сопротивле­ния ( )_оп =

Расчетная величина коэффициента местного сопротивле­ния ( )_расч ....

Относительная погрешность = ... %.

• Диаграмма уравнения Бернулли.

Вопросы для подготовки к защите отчета лабораторной работы.

1. Запишите уравнение Бернулли для потока реальной жидкости и поясните физический смысл его членов.

2. Что называется удельной энергией в сечении потока и гидроди­намическим напором? Виды удельной энергии и единицы измерения.

3. Из чего состоит диаграмма уравнения Бернулли и что она вы­ражает?

4. Дайте определение пьезометрической и гидродинамической линии и их уклонов.

5. Что учитывает коэффициент кинетической энергии ?

6. Дайте определение местной потери напора, ее формулу и еди­ницы измерения.

7. Что представляет собой коэффициент местного сопротивления и от чего он зависит?

8. Как определяются опытные величины местной потери напора и коэффициента местного сопротивления?

9. Поясните схему экспериментальной установки и методику прове­дения опытов на ней.

I: Литература: [1] c. 48-54.

Лабораторная работа №2

ИЗУЧЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА ПО ДЛИНЕ ПРИ РАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ ПО ТРУБЕ

I. Цель работы

Установление области гидравлического сопротивления при движении жидкости в трубе. Определение опытных зна­чений коэффициента гидравлического трения и сопоставле­ние их с расчетными значениями.

II. Основные теоретические положения

При движении жидкости в трубе часть ее механической энергии вследствие трения обращается во внутреннюю (теп­ловую) энергию, которая не может быть снова обращена в механическую и поэтому рассматривается как потерянная. Эта потерянная энергия, отнесенная к единице веса жидко­сти, называется потерей напора по длине. Вели­чина потери напора по длине зависит от средней скорости течения, от длины трубы и ее сечения, от шероховатости поверхности и вязкости жидкости.

При равномерном движении жидкости в трубе круглого сечения потери напора по длине рассчитываются по фор­муле Вейсбаха — Дарси

, (8)

где d и l — диаметр и длина трубы;

- коэффициент гидравлического трения;

v - средняя скорость течения в трубе.

Коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от относительной шероховатости трубы ( — эквивалентная шероховатость) и от числа Рейнольдса Re:

. (9)

При ламинарном движении зависимость (9) представ­ляется формулой Стокса, полученной теоретическим путем:

. (10)

Нетрудно убедиться, что в этом случае по зависимости (8) величина h_i является линейной функцией скорости v.

При турбулентном течении зависимость h_i от v перестает быть линейной. При этом различают три области гидрав­лического сопротивления:

1. область сопротивления гидравлически гладкой стенки. В этой области потери напора пропорциональны скорости в степени 1,75.

Коэффициент гидравлического трения определяется по закону Блазиуса

; (11)

2. доквадратичная область сопротивления. В этой обла­сти потери напора пропорциональны скорости в степени, из­меняющейся в пределах от 1,75 до 2.

Коэффициент гидравлического трения определяется по обобщенному закону Колбрука

(12)

3) квадратичная область сопротивления. В этой области потери напора пропорциональны квадрату скорости.

Коэффициент гидравлического трения не зависит от числа Рейнольдса и определяется по формуле Прандтля — Никурадзе

. (13)

Наглядное представление о характере зависимости ко­эффициента от Re и /d дает график, представленный на рис. 5. На графике указаны два предельных числа Рей­нольдса (Re)’ _пред 10/ /d и (Re)"_пред 560/ /d, по которым проходят границы указанных областей гидравлического со­противления. Для области сопротивления гидравлически гладкой стенки указана другая зависимость коэффициента .

Следует отметить, что приведенные зависимости (10), (11), (12) и (13) справедливы для равномерного движения, которое наступает на расстоянии l_n>15d от входа в трубу. На протяжении начального участка потери напора больше, нем в равномерном потоке.

В настоящей работе потери напора по длине изучаются на участке равномерного движения жидкости в трубе круг­лого сечения.

Рис. 3. Зависимость коэффициента от числа Re и