- •13 Измерение расхода жидкости
- •1 Цель работы
- •Лабораторная работа № 7 Исследование истечения жидкости в атмосферу при переменном напоре
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 9 Изучение устройства и принципа действия объёмных насосов
- •Лабораторная работа № 10 Изучение элементов гидроаппаратуры. Цель работы.
- •Лабораторная работа №13 Регулирование скорости поступательного движения рабочего органа. Цель работа: Пользуясь макетами, плакатами и методическими пособиями,
- •Порядок выполнения работы:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ КРЕМЕНЧУГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
4 ' ✓
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к: ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО КУРСУ «ГИДРАВЛИК , И ПВДРОПШВМОПРИВОД» ДЛЯ СТУДЕНТОВ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ДВНЕВНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ (ПЕРЕИЗДАНИЕ
)
Председатель
методического совета
Утверждено
методическим советом университета
Протокол № 19 от 30.03.2004 г.
Составители: доктор технических наук, профессор А. А. Федорец доцент Н.В. Старков
Кафедра станков и станочных комплексов
Лабораторная работа № 1 Приборы для измерения давления, скорости потока и расхода
жидкости
Цель работы
Изучить принцип действия и конструкцию наиболее распространенных приборов для измерения давления, скорости и расхода жидкости.
1.1.Измерение давления жидкости
Давление жидкости измеряется пьезометрами и манометрами.
Пьезометры применяются для измерения положительного
труоку
Избыточное
давление Рт6
в произвольной точке А. жидкости равно:
Рис.
1.1. Пьезометр и трёхходовой кран
РизГ=У(Ь+Ь,),
где: h - показание пьезометра;
(1.2)
Рис.
1.2. U-образный
манометр
Для отключения прибора и удаления из него воздуха открыт трёхходовой кран 2. Если манометр ртутный., то избыточное давление в точке. А будет:
Рчзб Tpr ' h Уж ' h 11
где урт~ объемный вес ртути;
(1.1)
h - показание манометра (разность уровней в трубках манометра.
Дифференциальный манометр применяется для изучения разности давления.
На рис 1.3 изображена схема U - образного дифференциального манометра, который состоит из U-образной стеклянной трубки, примерно до середины заполненной рабочей жидкостью.
рис 1. 3 Дифференциальный манометр
(1.3)
Р1-Р2 =УРтЬ-ух(Ь1-Ь2),
где объемный вес ртути;
ух - объемный вес жидкости в системе; значения b, h / и Ь2 - показаны на рисунке.
Пружинный манометр с одновитковой трубчатой пружиной. (рис. 1.4). Основной деталью манометра является согнутая по дуге
окружности полая трубка, имеющая в сечении овальную форму. Один конец трубки запаян. Измеряемое давление передаётся внутрь трубки через второй открытый её конец. При увеличении давления трубка разгибается. При этом стрелка прибора, связанная со свободным концом трубки через передаточный механизм, поворачивается на некоторый угол, пропорциональный измеряемому давлению.
Рис.
1.4. Пружинный манометр
1.2 Измерение скорости потока
Для измерения местных скоростей потоков применяют гидродинамические трубки (рис. 1.5). Определение скоростей с помощью гидродинамических трубок основано на измерении динамического давления у1 jig, равного разности полного Р2 — у h2 и статического Р, = у h, давлений в потоке. Статическое давление измеряется трубкой пьезометра 2 (см. рис.), а полное давление трубкой 1.
<
2
1
V = а/2gAh , (1.4)
Гидродинамическая трубка представляет собой комбинацию в одном приборе трубок полного и статического напоров (рис. 1.6). Основной частью гидродинамической трубки является измерительный цилиндр 2. Носок цилицдра имеет полусферическую или коническую форму. Приёмником полного давления />? является отверстие 1 осевого канала цилиндра.
Рис.
1.6, Гидродинамические трубки
Рис. 1.6а.
Установка гидродинамической трубки Для приёма статического давления на боковой поверхности цилиндра выполнены канавки 7, закрытые кожухом 4, с прорезями в кожухе 3. Отверстие 1 и канавки 7 соединены со штуцерами 9 и 10, к которым подключён дифференциальный манометр для измерения разности Ah полного и статического напора.
г
13 Измерение расхода жидкости
1. Объёмный способ измерения расхода заключается в следующем: а) поток жидкости из системы поступает в ггротарированный предварительно бак. Таким образом, определяют объём жидкости W как разность конечного объёма W2 и первоначального объёма W,. W=W2-W,. (1.5)
Время /наполнения объёма ^определяют по секундомеру. Расход жидкости Q вычисляют по зависимости:
q=-5- (1-6) t
2.
С помощью
мерной диафрагмы, сопла или тру
бы
Вентури.
Этот способ основан на создании в потоке перепада статических напоров, путём уменьшения его сечения с помощью специальных устройств: мерной диафрагмы (рис. 1.7), сопла (рис. 1.9) или' трубы Вентури (рис. 1.8). Между перепадами статических напоров и расходами жидкости имеется определённая функциональная взаимосвязь.
■{О
Из приведенных схем видно, что наиболее простым прибором является диафрагма, однако она имеет наибольшее гидравлическое сопротивление и вызывает значительные потери напора. Наиболее совершенной в отношении гидравлического сопротивления является труба Вентури.
Рис. 1.9. Сопло
Для измерения перепадов статических напоров ДН сужающие устройства обычно снабжают дифференциальными манометрами.
Зависимость между перепадом ДН и расходом Q можно представить в виде:
<?= Ы&Н, (1.7)
где : С - постоянная водомера;
ДН - перепад статических напоров. При использовании дифференциальных манометров, в которых рабочая жидкость имеет плотность отличающуюся от плотности основного потока, величина определяется по формуле:
Ш=Рр~~РЪр, (1.8)
Р
где: рр - плотность рабочей жидкости в дифференциальном манометре;
р - плотность жидкости в трубопроводе; hp - перепад на дифференциальном манометре.
и
Лабораторная работа № 2
Изучение уравнения Д. Бернулли и построение пьезометрическойj и напорной линий
Цель работы
Целью работы является изучение геометрической и) физической интерпретации (смысла) основного уравнения гидродинамики - уравнения Д. Бернулли, а также построение пьезометрической и напорной линии при движении жидкости в трубе переменного сечения.
Основные положения
Для двух произвольных сечений потока реальной жидкости уравнения Д. Бернулли можно записать в виде:
„ Р{ а, У,2 Рг a2V2z
pg 2g ^ pg 2g (21>
Все составляющие уравнения (2.1) имеют линейную размерность, что позволяет представить уравнение Д. Бернулли в виде суммы 3-х отрезков.
Zi и Z2 - геометрические напоры в сечениях 1-1 и 2-2 или расстояния от начала координат (плоскости сравнения) до центров тяжести сечений (м).p, p2
и -пьезометрические напоры в сечениях 1-1 и 2-2.
Pg Pg
Р- Р_&1см\, Размерность — ~Ti Г ~ \см^м)- Это высота подъёма PS 7 «г! см
жидкости в пьезометрической трубке, т. е. расстояние от центра сечения до уровня воды в пьезометре.
ar,F,2 a2V2
~2g~U ~2g скоростные напоры в сечениях 1-1 и 2-2.
V/и V2~ скорости в сечениях 1-1 и 2-2. аИ _ (м/с)2
~2g ~ м/с1 ~ Расстояние 07 УРовня жидкости в
пьезометре до уровня в скоростной трубке.
а = 1,054,1 для турбулентного режима движения жидкости - коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориолиса)^ а = 2,0 - для ламинарного режима,
hw - потери напора между сечениями 1-1 и 2-2, на преодоление сил трения (м).
Сумма геометрического, пьезометрического и скоростного напоров является полным гидродинамическим напором Н, т. е.
„ Р аУ2 „
г 8
PJ 22
ъ. 53
Y3
Н2 - полный гидродинамический напор в сечении 2-2. Таким образом, с геометрической точки зрения уравнение Д.Бернулли можно сформулировать так: величина полного гидродинамического напора при движении реальной (вязкой) жидкости уменьшается в направлении движения на величину потерь напора на преодоление сопротивления трения.
Рассмотрим уравнение Д. Бернулли с физической точки зрения. Определим удельную потенциальную и удельную кинетическую энергии в сечении потока. Вспомним, что удельной энергией называется энергия единицы веса жидкости. Потенциальная энергия положения массы Дт, находящейся на высоте Z от начала координат,будет:
Е„ = AmgZ; вес G = Amg, тогда удельная потенциальная энергия положения:
(2.4)
= Z.
G A rng
Т.е., Z| и Z2 представляют собой удельную потенциальную энергию положения в сечениях 1-1 и 2-2.
Аналогично, если жидкость под действием давления поднята Р
на высоту , то удельная потенциальная энергия давления будет:
A mg~ _ Р8 '
Л Р^
Т.е., и - удельные потенциальные энергии давления bi Р& Рь I
сечениях 1-1 и 2-2.
Кинетическая энергия массы Am будет:
_ AmV1
El =■
2
Удельная кинетическая энергия:
Ек _ АтУ2 _У2 вк~ G ~2-6mg~2g' (26)
atf a2V22 _
Т.е., 2 g 2 g Удельная кинетическая энергия в
сечениях 1-1 и 2-2. Следовательно, уравнение Д.Бернулли можно записать в виде:
е, = е2 + hw, (2.7)
7+Р>+а>Г>г = ■£< pg ^Tg—полная удельная энергия в сечении
7 и. Рг +
1-1; е2 = ^г 2g—полная удельная энергия в
сечении 2-2; hw - потери удельной энергии на преодоление сил трения.
Таким образом, с физической точки зрения уравнение Д. Бернулли является законом сохранения энергии для потока реальной (вязкой) жидкости. Или (из уравнения 2.7) можно сделать вывод, что величина полной удельной энергии потока реальной жидкости уменьшается при движении на величину потерь на преодоление сопротивления трения.
В опыте легко продемонстрировать переход одного вида энергии в другой. Так, на суженном участке трубы скорость движения жидкости увеличивается. Следовательно, увеличивается
удельная
кинетическая энергия а
^
(скоростной напор) и
2?
уменьшается удельная потенциальная энергия давления — (пьезометрический напор).
Экспериментальная установка
На рис.2.1 приведена схема экспериментальной установи Установка состоит из напорного бака 1, к которому подсоедини труба переменного сечения 2.
С помощью переливного приспособления в баке поддерживается постоянный уровень. Наполняется бак открытие вентиля В,. Труба переменного сечения 2 оборудована вентилем I для регулирования расхода жидкости. Перекидное устройство направляет поток либо на сброс в сливную систему, либо протарированный мерный бак 4.
Рис
2.1. Схема экспериментальной установки
h.
Й
i6
На лицевой стороне стенда нанесены проекции оси трубы, плоскость сравнения (начало координат), указаны величины смещения нулей пьезометров на трубе переменного сечения В и смещения А, шкалы пьезометра бака 1. Указаны также величины геометрических напоров Zu Zz и Z3 (для данной установки величины постоянные) и диаметры трубы d,,d2Hd3.
Порядок выполнения работы
Установить перекидное устройство в положение «слив».
Открыть вентили Bi и В2 и установить такой режим, при котором будет поддерживаться постоянный уровень жидкости в баке 1.
При установленном режиме записать в таблицу 2.1 показания пьезометров ho; ht; h2 и Ьз.
4 Перевести перекидное устройство в положение "замер" и с помощью секундомера определить время t заполнения объёма AW.
5. Записать в протокол значения постоянных величин А; В; Zt; Z2 и
Zj-
Таблица 2.1
ho |
h, |
h2 |
h3 |
w, |
W2 |
t |
AW |
A |
В |
Zi |
z2 |
z3 |
мм |
мм |
мм |
MM |
м3 |
м3 |
сек |
л*1 |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
- |
|
|
|
Обработка данных опыта
1. Определить объём жидкости AW =W2 - Wi, расход воды в трубе по замерам объёма AW и времени t:
г> 3/
Q = ~m!C_ (2.8)
2. Определить скорость движения жидкости в каждом из сечений трубы Vi; V2 и V3:
Q 40 ,
(2.9)
СО, mil
где d; - внутренние диаметры трубы в сечениях.
Определить полный напор в системе:
Но = A+h0. (2.10)
Определить пьезометрические напоры в сечениях: Р
PS
Таблица
2.2 |
Номера сечений |
сечения | ||
1-1 |
2-2 |
3-3 | ||
Расход Q (м /с) |
|
|
| |
Скорость V (м/с) |
|
|
| |
Полный |
напор в |
|
|
|
системе Н0(м) |
|
|
| |
Геометрический |
|
|
| |
напор Z (м) |
|
|
| |
Пьезометрический |
|
|
| |
напор P/pg (м) |
|
|
| |
Скоростной напор |
|
|
| |
a V2/2g (м) |
|
|
| |
Полный |
напор в |
|
|
|
сечениях Н(м) |
|
|
|
и
5. Определить скоростные напоры в сечениях:
аУ2 /г„. = - '
(2.12)
° 2g '
где <ii = 1.054.1 - коэффициент кинетической энергии. 6. Определить полны» напор в сечениях по зависимости:
. (2.13)
fig 2g
Результаты расчётов занести в таблицу 2.2
По данным таблицы 2.2 построить в масштабе пьезометрическую и напорную линии.
4
Рис.
2.2. Построение пьезометрической и
напорной линии
49
Лабораторная работа № 3
Определение режимов движения жидкости
Цель работы
Определение экспериментальным путём ламинарнол турбулентного режимов движения жидкости.
Основные положения Режим движения, при котором струйки жидкости дви параллельно и не перемешиваются, называется ламинарным, режим возникает при небольших скоростях движения жидко< увеличением скорости течения жидкости Hapyi параллельноструйность и ламинарный режим переход турбулентный, при котором струйки перемешиваются между с При гидравлических расчётах всегда приходится учи' режим движения жидкости, так как он существенно вли! величину потерь напора по преодолению сил трения. I
Режим движения жидкости можно определить, сравнив! Рейнольдса с его критическим значением.
При напорном движении жидкости в круглой трубе
Рейнольдса определяется по формуле:
Vd
Re*—, (3.1)
где : V - скорость движения жидкости в трубе; d - диаметр трубы;
v - кинематическая вязкость жидкости. Для русел других форм (открытых или закрытых) j Рейнольдса определяется по формуле:
РО
где R гидравлический радиус;
и - площадь живого сечения; X - смоченный периметр. Опытами установлено, что при движении жидкости в круглых рубопроводах критическое значение числа Рейнольдса: Re4,= 2320 ... 4000, (верхний и нижний пределы). При движении в руслах других форм: Re кр= 580 ... 1000.
Так как в формулах (3.1) и (3.2) величины d, R и v постоянны для данного русла и жидкости, то величина Re зависит только от скорости V. С увеличением скорости увеличивается и число Рейнольдса.
Для круглой трубы:
если Re < Re кр = 2320 - режим устойчиво ламинарный; если Re> Re ^ - 4000 - режим устойчиво турбулентный; при 2320 < Re < 4000 - переход режима от ламинарного к турбулентному (или наоборот).
Экспериментальная установка
Схема экспериментальной установки представлена на рисунке
3.1.
Она состоит из напорного бака 1, оборудованного переливным устройством для поддержания постоянного уровня (напора) в баке.
Вода подаётся из водопровода, и величина подачи регулируется краном В.
PJ
п
Рис.3.1
Схема лабораторной установки Для
визуального наблюдения за режимами
движеш стеклянную трубу подводится
подкрашенная жидкость из б а Краном К
регулируется подача подкрашенной
жидкости.
В
случае ламинарного режима движения
стр подкрашенной жидкости не перемешивается
с остал жидкостью. При турбулентном
режиме она размывается.
При
помощи перекидного устройства 4 вода
направлю либо на слив, либо в мерный
бак 5 для измерения объёма жидко
Порядок выполнения работы
Лабораторная работа выполняется в следующей последовательности:
Заполняется водой напорный бачок 1 до начала перелива путём открытия крана В.
Открывая клапан С, устанавливают расход и скорость в трубе 2, соответствующие ламинарному или турбулентному режиму. Режим оценивается визуальными наблюдениями за состоянием подкрашенной струйки, которая пускается в стеклянную трубу открытием крана К.
Перекидным устройством 4 поток направляется в мерный бачок 5. Измеряется объём воды A W по тарировочной шкале и время заполнения бачка по секундомеру.
Результаты замеров заносятся в таблицу 3.1.
Увеличивается открытие клапана С; и устанавливается новый режим движения жидкости. Замеры AW и t повторяются при новом режиме.
Снова увеличивается открытие клапана С и проводится 3-й
ОПЫТ.
По результатам измерений проводятся вычисления чисел Рейнольдса (обработка опытов), результаты также заносятся в таблицу 3.1.
Таблица
3.1 |
Объём AW см3 |
Время ^сек |
Температура 1 т°с |
Обработка данных опытов | |||||
Q см3/е |
V см/с |
V смг/с |
d см |
Re |
Режа двюк ЯН1 | ||||
1. 2. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка данных измерений
Расход
воды определяют
по
формуле:
Л A W з
Q = ~—cm tc . (з.з)
Скорость в стеклянной трубе:
„ s 42 .
(3.4)
ft) ЯЙ?
где <в - площадь поперечного сечения трубы (см2),
d - внутренний диаметр трубы (см). Число Рейнольдса Re определяется по формуле (: Кинематическая вязкость определяется по справочным данны зависимости от рода жидкости и температуры
Сравнив полученные в опытах числа Рейнольдса с R определяем режим движения жидкости в трубе.
Лабораторная работа №4
Определение коэффициентов местных сопротивлений
Цель работы
Определить коэффициенты местных сопротивлений опытным путём и сравнить полученные результаты с вычисленными по эмпирическим формулам.
Основные положения
При
движении жидкости по трубопроводу, на
котором установлена различная
водопроводная арматура (задвижки,
колена, расширения, сужения
и т. д.),часть напора расходуется на
преодоление местных гидравлических
сопротивлений.
Эти потери определяются по формуле Вейсбаха:
V2
~ ^J"~2g ' (4Л)
где h„, - потери напора на преодоление местных сопротивлений (м);
- коэффициент местного сопротивления; V - средняя скорость потока (м/с). В большинстве случаев величина £ м ~ определяется опытным путём.
Опытная установкаОпытная установка (рис. 4.1) состоит из центробежного насоса 1, подающего воду в трубопровод 2, на котором установлена разнообразная арматура: плавный поворот, диффузор, конфузор, змеевик, внезапное расширение и внезапное сужение трубопровода, задвижка и т. д. Расход насоса регулируется задвижкой ЗД-2 и определяется при помощи мерной диафрагмы 3. Для питания насоса установлен мерный бак 4. Величина потерь напора Ьц, на местных сопротивлениях определяется по показаниям дифференциальных манометров 5, подключенных к каждому из сопротивлений.
Рис 1.4. Схема опытной установки Порядок выполнения работы Запуск насоса производится при открытой задвижке ЗД-1 и закрытой ЗД-2. При установившемся расходе в таблицу замеров (4.1) записывают показания hi и h2 на мерной диафрагме и на всех местных сопротивлениях.Таблица 4.1 Протокол испытаний № |
Местные |
d, |
d2 |
ь, |
h2 |
Ah„ |
п/п |
сопротивления |
ММ |
мы |
ММ |
ММ |
мм |
1. |
Плавный поворот |
52 |
- |
|
|
|
2. |
Диффузор |
52 |
103 |
|
|
— |
Гз. |
Конфузор |
103 |
52 |
|
|
|
4. |
Змеевик |
52 |
- |
|
|
|
5 |
Внезапное расширение |
52 |
103 |
|
|
- |
6. |
Внезапное сужение |
103 |
52 |
|
|
|
7. |
Задвижка |
52 |
- |
|
|
|
8. |
Мерная диафрагма |
- |
- |
|
|
AV |
Обработка
результатов измерений. По
показаниям дифференциального манометра
мерной диафрагмы (6) определяем
расход
по формуле:
О = Сл/м (4.2)
где Q - расход (м3/с).
ДЦ-h, - h2 - перепад давления на мерной диафрагме (м). С=8,274 - 10"J - постоянная мерной диафрагмы. Перепад давления (AhM) на местных сопротивлениях определяется по показаниям соответствующих дифференциальных манометров:
ДЙ„=4-А2 (4.3)
(4.4)
' со
Коэффициенты местных сопротивлений вычисляв зависимостям:
для плавного поворота^змеевика и задвижки из формулы Вей
~ у* (4.5)
ч
для диффузора и внезапного.расширения:
р
- -А^».
• п
d*
для конфузора и внезапного сужения:
fi п t df С4-7)
Данные расчётов вносятся в таблицу 4.2. Таблица 4.2
Результаты опытов
JVb п/п |
Местные сопротивления |
9 (м/с) |
Ah„ (м) |
V, (м/с) |
v2 (м/с) |
L (опыт) |
1. |
Плавный поворот |
|
|
|
- |
|
2. |
Диффузор |
|
|
|
|
|
3. |
Конфузор |
|
|
|
|
|
4. |
Змеевик |
|
|
|
- |
|
5. |
Внезапное расширение |
|
|
|
|
|
6. |
Внезапное сужение |
|
|
|
|
|
7. |
Задвижка |
|
|
|
- |
|
Для сравнения, вычисляются м по формулам: для внезапного расширения (по теореме Борда)
£вй.Р = , (4.6)
для диффузора
^г
= J2~¥, (4.7)
где d] - диаметр входа потока; d2 - диаметр выхода потока.
К
= 0,145 - среднее значение коэффициента
смягчения удара
для углов
конусности от 10° - 20° (по Гибсону), Для
внезапного сужения
^2
^вн.с-^вхО---^), (4.8)
где £ 8Х= 0,5 - коэффициент входа (по И.Е. Идельчику); для конфузора.
ъкон ~ Ккон(£~ О2 , (4.9)
где £ = 0,64...0,70 - коэффициент сжатия струи;
Ккон= 0,2 - коэффициент смягчения при конусности от
K)V
20° (по А.Д. Альтшулю).
Полученные значения ^ по формулам 4.6» „4.9 вносятся в таблицу 4.2.
Лабораторная работа №5 Определение коэффициента гидравлического
трения (коэффициента Дарен)
Цель работы
(^Цеяью работы является определение опытным коэффициента гидравлического трения по длине трубопров (коэффициента Дарси) при напорном движении жидкости сравнение его с вычисленными по формулам.
Основные положения При движении жидкости в трубах, каналах и дрз| водотоках происходят затраты энергии потока на преодол^ сопротивлений движению (потери напора). Различают два потерь напора: потери напора по длине и местные потери.
Потери
напора по длине обуславливаются
гидравличес! сопротивлениями по дайне
потока вследствие работы
сил Потери
напора по длине распределяются равномерно
на уча^ прямолинейного и равномерного
движения жидкости.
Эти потери в общем виде могут быть получены из ypaBsj Бернулли для потока вязкой жидкости:
Р\ , р2 а К2
К = (г< +
у 2g у 2g
(5.2)
h
"а* ~
7 7
Из выражения 5.2 следует, что можно эксперимен определять потери напора по длине только по пока пьезометров, установленых в его конечных сечениях (и показанию дифференциального манометра).
/Для вычисления потерь напора по длине при движении жидкости по трубам пользуются формулой Дарси-Вейсбаха:
/ V
где Х - коэффициент гидравлического трения; d - диаметр трубы (м);
1 - длина участка трубы (м); V - средняя скорость (м/с); g - ускорение силы тяжести (м/с2), j Эта формула действительна как для "ламинарного, так и для турбулентного режимов движения жидкости.
Коэффициент
гидравлического трения X является одной
из важнейших
величин при определении потерь напора.
Поэтому
изучение физических факторов, влияющих
на его значение, равно
как
и установление методов его подсчёта,
было предметом самых
широких исследований^
Расчётные формулы для X показывают зависимость этого коэффициента (в общем случае) от шероховатости стенок русла и от числа Рейнольдса, т.е
Я = /(&А,
а
где Кэ - эквивалентная шероховатость, мм. В зависимости от режимов движения жид1ЗДсти в трубах различают области и зоны сопротивлений, отличающиеся друг от друга характером изменения коэффициента X.
г
Границы зоны: 0<Бе<2320.
При турбулентном режиме движения жидкости разлк области гладкостенного сопротивления, дохвадратичного J квадратичного.
В области гладкостенного сопротивления коэффициен определяется по формуле Блазиуса;
, 0,3164
d
Границы области 4000<R^<10 ■
В области доквадратного сопротивления козффш^ Кэ
X - f (Re, ——) и определяется по формуле Альтшуля: а
d d
границы области 10 — <Re<500 ~ТГ ' '
Кэ Кэ
В области квадратичного сопротивления коэффициент зависит от числа Рейнольдса и определяется по формуле:
Л- OM(f)015, (5.7)
d
границы области Re >500
Кэ
Экспериментальная установка
Установка для экспериментального опред^ коэффициента гидравлического трения X (рис. 5.1) состо напорного бака 1, центробежного насоса 2, и двух параллЛ
3J2участков прямолинейных труб. Расход в магистрали регулируется задвижкой ЗД-1, установленной на напорном трубопроводе насоса и измеряется с помощью мерной диафрагмы 3 и подключённого к ней дифференциального манометра 4. Отключение трубопроводов 5 или в осуществляется задвижками ЗД-2 или ЗД-З. Для определения потерь напора по длине концы трубопроводов соединены с дифференциальными манометрами 7 и 8.
Рис 5.1.Схема лабораторной установки j Порядок выполнения работы
Перед
включением установки проверить закрытие
задвижек ЗД-1,ЗД-2,
и ЗД-З.
Открыть задвижку ЗД-2 или ЗД-З.
Проверить уровни воды в дифференциальном манометре, подсоединённом к концам трубы. Включить насос и , открывая задвижку ЗД-11 по перепаду уровней на диффманометре мернойдиафрагмы, установить в трубопроводе требуемый pi Показания дифференциальных манометров мерной диафраг трубопровода записать в протокол испытаний (таблица 5.1).
Изменяя открытие задвижки ЗД-1 опыт повторить тр]
Обработка результатов измерекий
Расход воды в трубопроводе вычислить по формуле:
6 = 0,262-М, (л.с) (5.7) где Ah = hi - h2 - перепад напора на мерной диафрагме, м Скорость движения воды в трубе:
(5.8)
где <в - площадь сечения трубопровода. Потери напора на преодоление трения:
(5.9)
Коэффициент
гидравлического трения из формулы 5.3
К •d •2s
Я
=
(5.10)
2
Определить число Рейнольдса по формуле 5.4, 5.5, 5.6 ил соответствующей данной области сопротивлений, определит сравнить его с опытным значением. Таблица 5.1.
Протокол испытаний.
№ |
Мерная диафрагма |
|
|
|
Испыт. труба |
, | ||||||||
олы |
h, |
h2 |
Ah |
Q |
h3 |
h4 |
Ьдя |
V |
X |
|
Обл. | |||
тов |
мм |
мм |
мм |
Л/с |
мм |
мм |
м |
м/с |
опыт |
Re |
сопр | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ное |
|
отив | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
1. 2., 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторная работа №6 Определение коэффициентов скорости и расхода при истечении жидкости через отверстия и насадки