Гидравлика, пневмо - и гидропривод (стр. 4 )

2. Определяется положение центра давления

.

3. Определяется сила весового давления на плоский диск (без учета трения в шарнире и жесткости резиновой диафрагмы)

,

где G- вес груза.

4. Для сравнения определить теоретическое значение весового давления.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое центр давления?

2. Объясните причину смещения центра давления относительно центра

тяжести.

3.Объясните принцип опытного определения силы давления жидкости на

стенку.

РАБОТА 6

ГРАФИЧЕСКАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ Д. БЕРНУЛЛИ

1.Цель работы. Построение пьезометрической и напорной линий для

трубопровода переменного сечения. 2.Описание установки.

Установка для демонстрации уравнения Д. Бернулли (рис. 8) состоит из напорного резервуара 2 со сливной стенкой 5, трубопровода переменного сечения 3 с регулирующим вентилем 6, мерного бака 8 с мерным стеклом 7 и сливным трубопроводом 9. По трубе в местах различных сечений установлены пьезометры 4 для определения удельной потенциальной энергии.

3. Порядок выполнения работы.

3.1. Производят измерения внутреннего диаметра труб, координат центров сечений по отношению к плоскости сравнения.

3.2. При полностью открытом вентиле 1 и вентиле 9 установить необходимый режим движения воды в трубопроводе 3. Уровень в резервуаре 2 должен оставаться при этом постоянным, т. е. через переливную стенку должно вытекать небольшое количество воды.

3.3. Снимают показания пьезометрических трубок во всех сечениях.

3.4. Закрыть вентиль 9 и секундомером определить продолжительность наполнения определенного объема мерного резервуара 8.

3.5.Открывают вентиль 9, с помощью вентилей 1 и 6 устанавливают новый режим движения воды в трубопроводе 3 и повторяют измерения. Подобные измерения необходимо повторить 4-5 раз при различных расходах воды. Результаты замеров заносят в протокол наблюдений (приложение 6).

4. Обработка результатов измерений.

4.1. Определяют объемный расход воды по формуле:

,

где W - объем воды в мерном резервуаре;

- продолжительность наполнения этого объема.

4.2. Вычисляют среднюю скорость и скоростную высоту в соответствующих сечениях трубопровода:

Коэффициент кинетической энергии условно принимают равным единице.

4.3. Построить пьезометрическую и энергетическую линии. Для этого на миллиметровой бумаге в соответствующем масштабе вычерчивают схему опытного трубопровода и наносят сечения, в которых производились измерения. По вертикалям, проведенным через нанесенные сечения, откладывают в соответствующем масштабе пьезометрические напоры, полученные по результатам замеров пьезометрическими трубками. Плоскость сравнения при этом проводят через ось трубопровода. К линии пьезометрического напора в соответствующем масштабе откладывают вверх скоростные высоты и по ним строят линию гидродинамического напора (линию энергии). Линии пьезометрического и гидродинамического напоров необходимо провести от начального до конечного сечений трубопровода. Диаграмму приложить к протоколу работы.

5. Контрольные вопросы.

5.1. Напишите и объясните уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости, для струйки и потока.

5.2. Объясните геометрический и энергетический смысл каждого члена уравнения Бернулли.

5.3. Для чего служит пьезометрическая и скоростная трубка?

5.4. Постройте диаграммы Бернулли для идеальной и реальной жидкости при переменном сечении трубопровода.

РАБОТА 7

ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

1.Цель работы. Ознакомление с изменениями, происходящими в потоке, при

различных режимах течения жидкости. 2.Описание экспериментальной установки.

Изменение режима движения жидкости в трубопроводе можно наблюдать на установке, схема которой показана на рис.9. Установка состоит из напорного резервуара 1, к которому присоединена прозрачная труба постоянного диаметра с краном 3 на конце для регулирования расхода жидкости, поступающей из резервуара в трубу. В бачок 4 с тонкой трубкой 5 и краном 6 наливается раствор красящего вещества (обычно анилиновую краску). Открытый конец трубки 5 устанавливают по оси трубы 2. Количество жидкости, протекающей по трубе 2, измеряется мерным баком 7.

3.Порядок работы и методика измерения.

3.1.Заполнить бак 1 водой и добиться обеспечения в нем постоянного уровня

воды.

3.2.Заполнить бачок 4 подкрашенной жидкостью.

3.3.Замерить температуру жидкости и определить ее вязкость.

3.4.С помощью крана 3 установить минимально возможный расход жидкости. 3.5.В условиях установившегося движения жидкости постепенным открытием

крана 6 подать из бачка 4 по трубке 5 подкрашенную жидкость в трубу 2 в

виде тонкой струйки.

3.6.Произвести наблюдение характера движения подкрашенной струйки.

3.7.Секундомером замерить время наполнения мерного бака 7 некоторым

объемом W жидкости.

3.8.Опыты произвести при пяти различных положениях крана 3 (от

минимального до максимального открытия) с повторением не менее 3 раз

(всего 15 измерений).

4. Обработка опытных данных.

4.1 .Вычислить значения кинематического коэффициента вязкости воды по

формуле

4.2.Определить расход воды и среднюю скорость ее движения по трубе

4.3.Найти величину числа Рейнольдса

По установленной величине числа Рейнольдса и результатам визуальных наблюдений сделать заключение о режиме движения жидкости.

4.4.Результаты наблюдении и вычисленные величины заносят в протокол наблюдения (приложение 7). К протоколу приложить схему установки.

5.Контрольные вопросы.

5.1.Охарактеризуйте ламинарный и турбулентный режим движения.

5.2.Каков физический смысл критерия Рейнольдса?

5.3. Что называется вязкостью? Какова взаимосвязь динамического и кинематического коэффициента вязкости?

5.4. Физический смысл уравнения неразрывности.

РАБОТА 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ

1.Цель работы. Экспериментальное определение коэффициента гидравличес­

кого трения (коэффициента Дарси) при движении жидкости в

трубах и сопоставление полученных данных с расчетными

значениями.

2. Описание экспериментальной установки.

Лабораторная установка для исследования движения жидкости в трубах (рис.10) состоит из напорного бака 1, трубопровода 2 с регулирующим вентилем 3 в конце его. Вытекающая из трубопровода жидкость направляется в мерный бак 4, откуда по всасывающей линии 6 забирается насосом 7 и направляется вновь в напорный бак 1 через вентиль 8.

Таким образом во время опыта жидкость в системе циркулирует непрерывно. В начале и в конце трубопровода 2 установлены пьезометры.

3. Порядок выполнения работы.

3.1. Производится измерение длины участка трубопровода между пьезометрами, внутреннего диаметра его, температуры воды.

3.2. При закрытом вентиле 8 запускают насос, подающий жидкость в напорный резервуар. Открывая вентили 8 и 3, устанавливают необходимый режим движения жидкости.

3.3. Выждав около 5 минут, пока движение жидкости в трубопроводе станет установившимся, берут отсчет отметок уровней жидкости в пьезометрах,

температуры воды в мерном боке 4, время наполнения мерного бака и

объем поступающей в него воды. Результаты наблюдений записывают в протокол наблюдений (приложение 8). Опыт проводят три раза при различных расходах жидкости в трубопроводе.

4. Обработка опытных данных.

4.1. Вычисляют объемный расход жидкости по формуле

,

где W - объем поступившей в мерный бак воды, м3;

-продолжительность наполнения объема W, с.

4.2. Вычисляют среднюю скорость воды в трубопроводе

.

4.3. Определение коэффициента сопротивления трения ведут по формуле

-потери напора на трение

4.4. Вычисляют среднюю температуру воды в течение опыта

и отвечающее ей значение кинематической вязкости .

4.5. Определяют число Рейнольдса

4.6. Полученные значения и Rе нанести на график в полулогарифмических координатах -lgRе. Для сопоставлений полученные опытные точки нанести на график Мурина.