Гидравлика, пневмо - и гидропривод (стр. 5 )

4.7. Вычислить эквивалентную шероховатость исследуемой трубы. Для этого опытное значение в квадратичной области сопротивления подставить в формулу Никурадзе

из которой вычисляют .

5. Контрольные вопросы.

5.1. Почему формула Дарси называется универсальной?

5.2. От чего зависит коэффициент Дарси?

5.3. Что такое абсолютная и относительная шероховатость?

5.4. Что произойдет с потерями напора между сечениями, где установлены пьезометры, если: а) расстояние между ними увеличится (уменьшится); б) диаметр трубы между ними увеличится (уменьшится); в) вентиль откроем больше (прикроем)? Что произойдет с расходом жидкости при тех же условиях?

РАБОТА 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

1.Цель работы. Определение опытным путём коэффициентов различных

местных сопротивлений и сравнение их со справочными данными.

2.Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка (рис. 11) состоит из напорного резервуара 1, снабжённого сливной линией 2, напорного трубопровода 3 с регулировочным вентилем 4 на его конце и мерного резервуара 5, снабжённого водомерным стеклом и сливным краном 6.

По длине напорного трубопровода 3 имеются различные местные сопротивления (обратный клапан, кран, внезапное расширение и сужение трубы и др.). До каждого местного сопротивления и после него установлены пьезометры, смонтированные на общем щите, снабженном шкалой. Подача воды в напорный резервуар осуществляется насосом и регулируется вентилем (см. работу 8).

3. Порядок выполнения работы.

3.1 .Измерить диаметры участков трубопровода и температуру воды.

3.2.Включить насос и при помощи вентиля 4 установить определенный

режим движения воды по напорному трубопроводу.

3.3.Снять показания всех пьезометрических трубок.

3.4.Закрыть вентиль 6 и секундомером определить продолжительность

наполнения определенного объема мерного резервуара 5.

3.5.Открыть вентиль 6, с помощью вентиля 4 установить новый режим

движения и повторить измерения. Результаты измерений занести в

протокол наблюдений (приложение 9).

4. Обработка опытных данных.

4.1.Определить объемный расход воды по формуле

4.2.Вычислнть средние скорости до каждого местного сопротивления и после него

.

4.3.Определить потери напора в каждом местном сопротивлении: в обратном клапане, пробковом кране, при повороте как разность показаний пьезометров, а при внезапном расширении и сужении потока как сумму разностей показаний пьезометров и скоростных напоров, т. е.

.

4.4.Определить коэффициенты местных сопротивлений по формуле

.

4.5. Вычислить число Рейнольдса

для чего предварительно определить среднюю температуру воды за время опыта и отвечающую ей кинематическую вязкость воды.

4.6.Полученные в результате исследования значения коэффициента

местного сопротивления при внезапном расширении потока сопоставить его с теоретическим значением

а остальные коэффициенты - с соответствующими справочными данными

5. Контрольные вопросы.

5.1. Что такое местное сопротивление?

5.2. Чем объясняются потери напора в местных сопротивлениях?

5.3. От каких факторов зависит коэффициент местного сопротивления?

5.4. Почему при закрытом вентиле уровни жидкости во всех пьезометрах одинаковы и равны уровню жидкости в напорном баке, а при открытом вентиле эти уровни понижаются?

РАБОТА 10

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И РАСХОДА

ЖИДКОСТИ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ

1. Цель работы. Измерение осредненных местных продольных скоростей в нескольких точках скоростной вертикали в круглом трубе трубкой полного напора. Построение эпюры осредненных местных продольных скоростей. Нахождение средней скорости на вертикали.

2. Общие сведения.

Определение осредненных скоростей с помощью трубки полного давления основано на измерении динамического давления ,равного
разности полного р2 и статического р1 давлений в потоке:

Полное давление измеряется трубкой полного напора, представляющей собой изогнутую трубку, один конец которой помещен в поток так, что его нормальный срез проходит через мерную точку и ориентирован перпендикулярно скорости потока; другой конец открыт в атмосферу. В такой трубке жидкость поднимается до высоты h2 (рис. 12) так, что весовое давление уравновешивает избыточное давление р2 в точке торможения у среза трубки. Давление р2 при этом является полным давлением потока в данной точке: .

Статическое давление измеряется трубкой статического напора, представля - ющей собой трубку, нижний нормальный срез которой проходит через мерную точку потока и ориентирован параллельно скорости потока, а верхний срез открыт в атмосферу. Жидкость в трубке статического напора поднимается до высоты при которой весовое давление столбика жидкости уравновесит статическое давление у нижнего среза трубки:

.

Если измеряемый поток имеет прямолинейные линии тока, то по нормалям к линиям тока статический напор не изменяется. При этом положение трубки статического напора не зависит от положения его нижнего среза на выбранной нормали.

По измеренной разности высот жидкости в трубках

вычисляется скорость потока в мерной точке

или

.

Следует иметь в виду, что в точках живого сечения потока, отстоящих от стенок на определенном расстоянии уυ, осредненная местная продольная

скорость u численно равна средней скорости в данном живом сечении:

,

где r - радиус трубы.

3.Описание экспериментальной установки.

Опыты проводятся на лабораторном стенде, аналогичном описанному в предыдущей установке (лаб. работа 8). В круглой трубе 1 (рис.13) установлена трубка полного напора 4, которая закреплена в корпусе 2 и перемещается вертикально по сечению трубы. Перемещение трубки отсчитывается по шкале 5 на корпусе. Для повышения точности установки трубки устройство снабжено нониусом 3. Отбор давления на стенке для измерения пьезометрического напора производится через отверстие в нескольких точках периметра стенки, из которых давление подводится к пьезометру 6.

4.Порядок выполнения работы.

4.1.Выбрать мерные точки (8-10 по радиусу) так, чтобы их расположение вдоль радиуса сгущалось к стенкам.

4.2.Установить требуемый расход и поддерживать его при измерениях постоянным.

4.3.Измерить скоростной напор в каждой мерной точке по диаметру

сечения с одновременной фиксацией результатов расхода жидкости. После каждого перемещения трубки следует делать некоторую выдержку, необходимую для стабилизации показаний прибора. Результаты измерений занести в протокол наблюдений (приложение 10).

5. Обработка опытных данных.

5.1.Подсчитываются разности показаний в трубках , а затем - осредненные

местные продольные скорости в соответствующих точках потока

5.2.По найденным значениям осредненных скоростей u на миллиметровой бумаге строится эпюра скоростей, при этом рекомендуется придерживаться следующих масштабов: для диаметра трубопровода 1:1, для скоростей 1:10

5.3.Определяется средняя скорость течения жидкости методом графического интегрирования по формуле

,

где R - радиус поперечного сечения трубопровода;

ur - осредненная скорость на произвольном радиусе;

r - произвольный радиус. Интеграл

определяется графически, как площадь, ограниченная кривой, построенной

в координатах r и urr, где ur берется из поля скорости в зависимости от r. Если поле скорости симметрично, то построение и вычисление достаточно произвести для одного радиуса - левого или правого.