Лабораторные работы методические указания по физике скачать бесплатно Приборы режимы движения жидкости сопротивления давления сосуда манометр вода трубопровод энергия измерений гидростатика площади тяжести сил скорость атмосфера напор поверхность, Рефераты из Физика. Moscow State University
refbank22336
refbank2233611 апреля 2017 г.

Лабораторные работы методические указания по физике скачать бесплатно Приборы режимы движения жидкости сопротивления давления сосуда манометр вода трубопровод энергия измерений гидростатика площади тяжести сил скорость атмосфера напор поверхность, Рефераты из Физика. Moscow State University

DOC (2 MB)
34 страница
184Количество просмотров
Описание
Лабораторные работы методические указания по физике скачать бесплатно Приборы режимы движения жидкости сопротивления давления сосуда манометр вода трубопровод энергия измерений гидростатика площади тяжести сил скорость а...
20баллов
Количество баллов, необходимое для скачивания
этого документа
Скачать документ
Предварительный просмотр3 страница / 34
Это только предварительный просмотр
3 страница на 34 страницах
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 страница на 34 страницах
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 страница на 34 страницах
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 страница на 34 страницах
Скачать документ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Ташкент 2005 Лабораторная работа №1

Приборы для измерения давления

I. Цель работы

Ознакомление с основными приборами, служащими для измерения давления и вакуума.

Измерение давления с помощью пьезометра.

II. Теоретические сведения

Гидростатическое давление – сжимающее напряжение, возникающее внутри покоящейся жидкости под действием внешних сил. Гидростатическое давление, определенное по основному уравнению гидростатики, называется абсолютным давлением:

P = P0 + ρg h = P0 + γh (1)

Где, Р – абсолютное давление в (.) А, Па Р0 – давление на свободной поверхности, Па ρ – плотность жидкости, кг/м3 g - ускорение свободного падения м/с2 h – высота столба жидкости т.е. расстояние по вертикали от свободной поверхности до (.) А. γ - удельный вес жидкости. Давление, превышающее атмосферное называется манометрическим

(избыточным) давлением (Рм). Недостаток давления до атмосферного называется

вакуумметрическим давлением или просто вакуумом (Рв). Связь между абсолютным, атмосферным давлением и вакуумом можно

представить в виде: Р = Ратм - ρgh вак (2)

где, Рв = Ра - Р (3)

Гидростатическое давление в СИ выражается в Па; 1 Па = 1 н/м2.

Соотношения между различными единицами давления:

1 кПа = 103 Па 1 МПа = 106 Па 1 дн / см2 = 0,1 Па 1 кг / см2 = 1 ат = 98,0665 кПа = 0,980665 МПа ≈ 1 МПа ≈ ≈ 10 мет. вод. ст при t = 200С 1 бар = 105Па = 0,1 МПа 1кг/м2 = 1мм вод. ст. = 9,80665 Па 1мм рт. ст. = 133,33 Па 1кг2 / см2 = 735,65 мм рт. ст. при t = 00С Классификация приборов для измерения давления может быть

проведена по двум основным признакам. I. По характеру измеряемой величины: а) приборы для измерения атмосферного давления (барометры)

б) прибора для измерения избыточного давления (пьезометры, манометры, мановакуумметры).

в) приборы для измерения вакуума (вакуумметры, мановакуумметры). г) приборы для измерения абсолютного давления (манометры абсолютного давления).

д) приборы для измерения разности давлений ( дифференциальные манометры) е) приборы для измерения малого избыточного давления и вакуума

(микроманометры). II. По принципу действия: а) жидкостные (ртутные барометры), пьезометры, υ–образные моновакуумметры, чашечные манометры, дифференциальные манометры и пьезометры.

б) пружинные (манометры, мановакуумметры, вакуумметры в) грузопоршневые (грузопор. манометры, вакуумметры). г) электрические (электрические датчики давления), поршневые. д) комбинированные. Для измерения чаще всего применяют пружинные и жидкостные

приборы. В жидкостных приборах измерение давления осуществляется

высотой столба жидкости, в пружинных – за счет изменения упругих деформаций рабочих частей приборов (пружинных трубок, мембран) вызываемых действием давления жидкости.

Наиболее распространены пружинные манометры, вакуумметры, мановакуумметры. Действие этих приборов основано на применении закона Гука: сила давления деформирует упругие элементы прибора, которые пропорциональны давлению и служат его мерой. Манометры измеряют давление от 0,02 до 160 МПа. Для измерения давлений менее 0,1 МПа применяют жидкостные приборы. Простейшим жидкостным прибором является пьезометр - стеклянная трубка, один конец которой присоединяется к месту, где измеряется давление, а другой открытый и сообщается с атмосферой. Пьезометр выполняется диаметром 8…15мм (для устранения сил поверхностного натяжения) в том случае, если диаметр трубы менее 8 мм в показания прибора вносят поправку на капиллярность (для воды при t < 20оС Δh = -30 / d мм, d – диметр трубки, мм )

Отсчет по пьезометру необходимо делать по нижней точке вынутого мениска. Избыточное давление по пьезометру определяется по формуле:

рм = F 07 2gh = γh (4)

Широко применяются для измерения давления чашечные манометры. Давление по ним определяется по выражению:

PH = F 07 2gh (1+ F1 / F2 ) (5)

где: F1 - площадь трубки манометра. F2 – площадь чашки манометра. Для измерения малых давлений P < 5 КПа используется чашечный

микроманометр с наклонной трубкой и шкалой.

Избыточное давление подсчитывается по формуле:

Рm = F 07 2 g L sin F 06 1 (6)

Точность таких приборов возрастает с уменьшением угла наклона трубки. Разность давлений в двух емкостях или в двух точках одной емкости

(трубопровода) измеряется дифференциальным манометром. Разность таких давлений определяется по выражению:

Р = Р1 – Р2 = gh( F 07 2 м – F 07 2т1) (7)

где : F 0 7 2m и F 07 2m1 – плотности жидкости, находящийся в манометре и в трубопроводе.

III. Описание приборов

Пьезометр – представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра обычно менее 5 мм открытую с одного конца. Второй конец трубки присоединен к сосуду, в котором измеряется давление (Рис. 1)

Рис. 1

Пусть давление Р на поверхности жидкости в сосуде будет выше атмосферного. Тогда жидкость в трубке пьезометра поднимается выше уровня жидкости в сосуде на некоторую высоту hn Гидростатическое давление жидкости в точке А , взятой у основания пьезометрической

трубки на глубине h от свободной поверхности жидкости в сосуде определяется по основному уравнению гидростатики:

Р А = Ратм + F 07 2g (hn + h) откуда (8)

hn + h = (Р А - Ратм )/ F 07 2g (9)

кроме того находим Р = Ратм + F 07 2g h (10)

Как видно, высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке, так называемая пьезометрическая высота, характеризует избыточное давление в сосуде.

Ртутный манометр – представляет собой u – образную стеклянную изогнутую трубку. (рис. 2)

Рис. 2

Под действием давления Р в сосуде, уровень ртути в левом колене манометра понижается , а в правом – повышается.

При этом гидростатическое давление в точке А , взятой на поверхности ртути в левом колене, определяется по аналогии с указанным выше:

РА = Р + F 07 21g h1 = Ратм + F 07 2рт ghрт ,

где: F 07 21 и F 07 2рт плотности жидкости соответственно в сосуде и ртути. Отсюда: Р = Ратм + F 07 2ртg hрт + F 07 21g h1

Для измерения высоких давлений применяется поршневой манометр, представляющий собой обращен гидравлический пресс.

Поршневой манометр - состоит из трубки А, через которую измеряемое давление Р1 передаётся на поршень В, оканчивающийся металлической пластинки шириной L . (Рис. 3)

Рис. 3

Под пластинкой находится резиновая диафрагма Д, соприкасающаяся с водой, заполняющей короткое колено манометра Е, нижнюю часть этого колена и открытую трубку G заполняют ртутью, если обозначить в см.; f - площадь поршня, F - площадь металлической пластинки в манометрической трубке, то согласно уравнению равновесия:

Р = (F / f) . F 07 2ртg h (11)

Дифференциальный манометр (рис. 4)

Рис. 4

Дифференциальный манометр применяется в тех случаях, когда необходимо измерить разность давлений в сосудах (А и В) или в двух точках жидкости в одном и том же сосуде. Здесь, как и раньше:

Р = РА + F 07 21g h1 = РВ + F 07 21g h2+ F 07 2ртg h(12)

Отсюда: РА - РВ = F 07 21g ( h2 - h1) + F 07 2ртg h (13)

h2 - h1 = - h (14)

Микроманометры – используются при измерениях с повышенной точностью. (Рис. 5)

Рис. 5

Один из классификации микроманометров, так называемый наклонный микроманометр присоединяется к сосуду в котором измеряют давление, включает в себя резервуар А и В1 манометрическую трубку длиной – l, угол наклона которой горизонту F 06 1 можно менять. Давление у основания трубки, измеряемое микроманометром определяется выражением:

P = F 07 2g L sin F 06 1 (15)

Вакуумметры – обычно, измеряют непосредственно не давление, а вакуум, то есть давление меньше атмосферного. (Рис. 6)

Рис. 6. Вакуумметр.

Принципиально они ничем не отличается от ртутных манометров и представляет собой заполненную ртутью изогнутую трубку, один конец которой А соединяется с сосудом В, где измеряется давление р, а другой открытый.

Например: нужно измерить давление газа в сосуде В. В этом случае имеем:

Ратм = Р + = F 07 2рт g h рт (16)

высоту h рт = (Ратм - Р) / F 07 2рт g (17)

соответствующую вакууму в сосуде Рвак = Ратм - Р (18)

обычно называют вакуумметрической высотой и обозначают h вак.

Контрольные вопросы: 1. Объясните значение каждого члена, входящего в основное уравнение гидростатики.

2. Какими приборами пользуются для измерения избыточного и вакуумметрического давления.

3. Почему вакуум не может быть больше атмосферного давления. 4. Основные единицы измерения гидростатического давления. 5. Приведите примеры использования закона Паскаля в технике.

Лабораторная работа №2

Измерение давления в точке и построение пьезометрической плоскости

I. Цель работы

1. Определение величины абсолютного и избыточного давления в точке . 2. Построение эпюры распределения гидростатического давления на стенку.

3. Построение пьезометрической плоскости или плоскости удельных потенциальных энергий.

II. Краткие теоретические сведения

Абсолютное гидростатическое давление в любой точке покоящейся жидкости, определяется по основному уравнению гидростатики:

Р =Р0 + F 07 2g h = Р0 + γh (19)

Распределение гидростатического давления по поверхности стенок можно представить эпюрой. По формуле видно, что давление изменяется по закону прямой линии, а эпюры давления представляют собой трапецию или треугольник. Жидкость, находящаяся в покое или движении обладает энергией, то

есть способностью производить работу. Покоящаяся жидкость обладает запасом потенциальной энергии.

Энергия, принадлежащая единице веса жидкости и вычисленная относительно плоскости сравнения «О-О» называется удельной потенциальной энергией или пьезометрическим напором «Н».

Н = z + h изб = z+ p / γ (20)

Пьезометрический напор «Н» слагается из 2х напоров: z - Геометрического напора (удельной энергии положения) h изб = F 07 2 / γ – напора давления (удельной энергии давления).

Эти напоры имеют размерность длины. С геометрической точки зрения пьезометрический напор «Н» в точке по отношению к какой – либо горизонтальной плоскости сравнения «О-О» , представляет собой сумму двух линейных величин . z - отметка данной точки относительно плоскости сравнения «О-О»

h изб – пьезометрической высоты, соответствующей данной точке. Величина «Н» для всех точек покоящейся жидкости одинакова Н = const (по всему объему). Плоскость, возвышающая над плоскостью сравнения на величину «Н» называется пьезометрической плоскостью. Во всех точках покоящейся жидкости, пьезометрический напор является величиной постоянной.

III. Описание установки

Установка (рис.7) представляет собой сосуд, заполненный водой. К точкам А и В присоединены пьезометры П1 и П2, нуль шкалы пьезометров совмещён с уровнем дна сосуда.

Рис. 7. Схема установки.

НА = (z0 + zА) + pА /γ (21)

НВ = (z0 + zВ) + pВ /γ (22)

НА = НВ = Н, (23)

то есть в любой точке напор одинаков.

IV. Порядок проведения работы

1. Сосуд заполняется водой до определенного уровня. Пьезометрами П1 и П2 измеряем избыточное (весовое) давление в точках А и В. Результат замеров заносят в таблицу № 1.

2. Определяем заглубления точек А и В относительно свободной поверхности.

3. Определяем положение плоскости сравнения « О – О »

V. Порядок расчета

1. По таблице, зная температуру жидкости, находим её плотность F 07 2 и определяем γ = F 07 2 g. 2. Определяем величину избыточного (весового) давления в точках А и

В

pизб = γ h (24)

3. Определяем величину абсолютного давления в точках А и В.

4. По данным расчетам строим эпюру, показывающую распределение гидростатического давления на одну из стенок сосуда.

5. Чтобы построить пьезометрическую плоскость необходимо: а) На расстоянии z от дна сосуда вертикально вниз расположить плоскость сравнения «О–О». zА и zВ соответствуют геометрическим напорам в точках А и В относительного дна сосуда. б) Вертикально вверх от точек А и В откладываем показания пьезометров П1 и П2.

По горизонтам жидкости в пьезометрах проводим плоскость Р-Р, которая будет горизонтальной. Эта пьезометрическая плоскость характеризует напор «Н» в любой точки покоящейся жидкости.

Таблица № 1 те мп -ра во ды t C0

пло скос ть жид к. F 07 2 кг/ м3

объемн. вес

жидкост и J г/м3 γ = F 07 2 g.

заглубление (.) относительно свободн.

поверхности жидк. h. см

избыточное давление в точках γh

абсолютное давление в точках Рабс = Р + γ h

(.) А (,) В (.) А (.) В (.) А (.) В

Таблица № 2 Расстояние от дна сосуда до плоскости сравнения

геометрический напор

показание пьеезометров

потенциальный напор

Z0 ZА zВ (.) А (.) В (.) А (.) В

Контрольные вопросы:

1. Что изучает гидростатика? 2. Какие силы действуют в жидкости при ее покое? 3. Основное уравнение гидростатики и характеристика каждого члена уравнения.

4. Характеристика эпюры распределения гидростатического давления ни вертикальную стенку?

5. Пьезометрический напор и его характеристика.

Лабораторная работа № 3.

Построение пьезометрической и напорной линии.

I.Цель работы.

Целью работы является построение пьезометрической и напорной линии, а также определение величины энергии, затраченной на преодоление

гидравлических сопротивлений (определение потерь напора на основании опытов, проведенных на лабораторном стенде).

II.Краткие теоретические сведения.

Основным уравнением гидравлики, устанавливающим связь между скоростью движения, давлением и геометрическим положением сечений потока является уравнение Бернулли. Уравнение Бернулли для установившегося движения в потоке реальной жидкости, написанное относительно какой-либо горизонтальной плоскости сравнения, имеет вид:

(25)

где: - скоростной напор; - пьезометрическая высота; Z – отметка центра тяжести сечения потока относительно плоскости

сравнения; h f – потерянный напор; F 0 6 1 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

скоростей в живом сечении потока. В трубах и открытых потоках малого поперечного сечения при равномерном движении коэффициент F 06 1 практически равен 1,0. С физической точки зрения уравнение Бернулли представляет закон сохранения энергии, заключающейся в единице веса жидкости, протекающей через сечение потока. Сумма трех членов уравнения Бернулли есть полная удельная энергия в живом сечении потока: (26) Где: E – полная удельная энергия жидкости в сечении;

- удельная кинетическая энергия; - удельная энергия давления; Z – удельная энергия положения.

Полная удельная энергия является суммой удельной кинетической энергии (27)

удельной потенциальной энергии ; (28) (29)

Для характеристики удельной энергии в любом сечении трубопровода строят напорную пьезометрическую линию.

Напорная линия представляет собой полную удельную энергию потока в данном сечении относительно произвольно выбранной горизонтальной плоскости сравнения:

(30) Пьезометрическая линия представляет собой удельную потенциальную энергию потока в данном сечении относительно произвольно выбранной горизонтальной плоскости сравнения:

(31) Напорная линия понижается по направлению движения жидкости на величину потерь напора. Потерянный напор представляет собой величину удельной энергии жидкости, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений между соответствующими сечениями

, (32)

III.Описание установки

Установка (рис.8) представляет собой бак (1), заполняемый из водопроводной сети через кран (5). Постоянный горизонт воды в баке поддерживается с помощью водослива. К баку присоединена труба переменного диаметра d1, d2. В конце трубы находится кран (6), который служит для регулирования расхода. Вода из бака поступает в трубу, а из трубы в мерный сосуд (7). Благодаря постоянству напора движение жидкости в трубе будет установившимся. На баке и на трубе установлены пьезометры, нуль шкалы которых совпадает с осью трубы.

Рис. 8

IV.Порядок проведения опытов

Работа начинается с заполнения бака (1) путем открытия крана (5). После заполнения бака добиваются установившегося движения в трубе при некотором открытии крана (6), свидетельством чего служит неизменяемость уровней воды в пьезометрах. Затем замеряют величину объема жидкости W, поступившей в мерный сосуд за промежуток времени t. Одновременно с замером объема жидкости замеряют показания пьезометров.

V.Обработка материалов

Опыты проводятся не менее трех раз при разных открытиях крана (6). Результаты замеров и вычислений заносятся в таблицы № 3 и № 4.

Опытные данные и параметры потока. d1 = см, d2 = см, Z = см.

Пьезометр А – уровень воды в напорном баке.

Таблица №3

№№ опыто в

Определение расхода Показание пьезометров Площадь поперечного сечения F 07 7, м2

Объе м воды в мерно м баке W, м3

Врем я напол нения t, сек

Расхо д , м3/ сек

А 1 2 3 4 5

I и II

I I I

IV и V

Таблица №4

Полный напор системы Н = А+Z

Пьезометрический напор в сечениях

Полный напор в сечениях

I II II I

IV V I II III IV V I

После заполнения таблицы вычерчиваются пьезометрическая и напорная линии, которые строятся по результатам одного из опытов.

Контрольные вопросы:

1. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости. 2. Физический и энергетический смысл уравнения Бернулли. 3. Определения геометрического, пьезометрического, скоростного и полного напоров.

4. Понятия пьезометрической и напорной линии, потери напора. 5. Расчетные формулы.

Лабораторная работа № 4

Изучение режимов движения жидкостей

I.Цель работы

Целью работы является: 1. Визуальное наблюдение режимов движения жидкости в стеклянной трубе.

2. Определение числа Рейнольдса по результатам опытов, соответствующих наблюдаемым режимам движения.

III.Краткие теоретические сведения

При движении жидкости существуют два различных режима – ламинарный и турбулентный. Ламинарный режим движения жидкости характерен тем, что элементарные струйки жидкости движутся параллельно оси потока, не смешиваясь друг с другом. Турбулентный режим движения жидкости характерен тем, что все струйки перемешиваются и траектории движущихся частиц приобретают очень сложную форму. Существование двух режимов движения реальной жидкости было впервые наглядно показано английским физиком О. Рейнольдсом. Опыты Рейнольдса, подтвержденные позднее другими учеными, показали, что критерием для определения режима движения жидкости в трубе является выражение:

(33)

где, F 07 5 - средняя скорость течения потока,

d – диаметр трубы,

F 06 E - кинематический коэффициент жидкости, Rе – безразмерная величина, получившая название числа (критерия) Рейнольдса. Величина средней скорости, при которой происходит смена режимов, называется критической скоростью. Существуют две критические скорости – нижняя критическая скорость F 07 5кр.н. и верхняя критическая скорость F 07 5кр. в. Скорость, при которой ламинарный режим переходит в турбулентный и в потоке устанавливается устойчивый турбулентный режим называемый верхней критической скоростью. Скорость, при которой турбулентный режим переходит в ламинарный режим, называемый нижней критической скоростью. Соответственно критерии Рейнольдса для труб:

(34)

(35)

Если Rе F 0A 3 2320 – в потоке устанавливается устойчивый ламинарный режим.

Если Rе F 0B 3 10000+12000 – в потоке наблюдается устойчивый турбулентный режим, если Rев.кр >Rе> Rен.кр в потоке можно наблюдать и турбулентный, и ламинарный режимы.

Рис.9.

III.Порядок проведения опытов

Опыт после заполнения бака (1) начинается с пропуска через трубку (2) жидкости с малыми скоростями (рис. 2), что достигается небольшим открытием крана (7). Одновременно открывают кран на трубке, отходящий из сосуда (3) и вводят в поток окрашенную жидкость. Пока скорости движения жидкости в трубке (2) сравнительно малы, подкрашенная струйка имеет в трубе вид тонкой окрашенной нити, не смешивающейся с остальной жидкостью. Таким образом, обмена между окрашенной струйкой и остальной жидкостью в трубе (2) не наблюдается. Отсюда можно заключить, что вся жидкость движется как бы отдельными струйками параллельными оси потока. Режим движения ламинарный. При постепенном увеличении открытия крана (7) будет увеличиваться скорость течения в трубе (2), режим движения начинает меняться. Сначала подкрашенная струйка приобретает волнистый вид – это показывает на неустойчивость ламинарного режима. По мере дальнейшего увеличения скорости цветная струйка исчезает и вся жидкость в трубке делается равномерно окрашенной. Неустойчивый ламинарный режим перешел в турбулентный. При турбулентном режиме, кроме компонентов скорости, параллельных оси трубы, имеются компоненты скорости, перпендикулярные к оси. А силу этого происходит перемешивание частиц жидкости в трубе. Если проводить опыт в обратном порядке, путем уменьшения открытия крана (7), то при достижении некоторой скорости жидкости в трубе турбулентный режим переходит в ламинарный. Величина средней скорости движения жидкости в стеклянной трубке может быть вычислена после определения расхода воды:

(36) где, W – объем жидкости в мерном баке, t – время заполнения объема.

Зная внутренний диаметр стеклянной трубки, находят среднюю скорость движения в ней:

(37) Измерив температуру воды в баке, вычисляют по формуле Пуазейля кинематический коэффициент вязкости F 06 E

(38) где, t – температура воды в баке.

IV.Обработка материалов

Результаты измерений и вычислений заносятся в таблицу №5

Контрольные вопросы: 1. Виды режимов движения.

2. Распределение средней и осредненной скоростей при ламинарном и турбулентном режимах.

3. Модель ламинарного и турбулентного потока. 4. Расчетные формулы.

Таблица №5

№ пп

Определение расхода Определение средних Определение режима движения Объем воды W, м3

Вр. нап. t, сек

Расх. Q, м3/ сек

Диам. трубы D, м

Пл. жив. сеч. F 0 7 7, м2

Ср.ск. F 0 7 5, м/ сек

Тем. вод., t0 C

Кин. коэф. вязк., F 0 6 E

Лабораторная работа № 5.

Определение коэффициента гидравлического трения по длине трубопровода.

I.Цель работы

1. Опытное определение коэффициента Дарси - F 06 C.

2. Определение зоны и области движения жидкости. 3. Вычисление коэффициента Дарси по соответствующей эмпирической формуле.

4. Определение эквивалентной шероховатости трубопровода F 0D 1э.

II.Краткие теоретически сведения

Одной из основных задач гидродинамики является определение потерь напора при движении потока жидкости. При равномерном движении в трубах для определения потерь напора по длине при ламинарном и турбулентном режимах применяется формула Дарси - Вейсбаха:

(39) где, hе – общие потери напора по длине, l – длина трубопровода, d – диаметр трубопровода,

F 07 5 - средняя скорость движения жидкости в трубопроводах,

g – ускорение силы тяжести,

F 06 C - коэффициент гидравлического трения по длине. Величина потери по длине потока во многом зависит от режима и от условий движения жидкости в потоке.

I. Зона ламинарного движения (при Rе F 03 C 2320).

В этой зоне сопротивление шероховатых труб соответствует закону Пуазейля:

Коэффициент Дарси зависит только от числа Рейнольдса. II. Зона турбулентного движения в цилиндрически гладких трубах. Для определения коэффициента F 06 C в этой зоне служит формула Кольбрука:

(40)

III. Зона квадратичного сопротивления. В этой зоне коэффициент Дарси является функцией только относительной шероховатости. Для определения коэффициента в этой зоне может служить формула Никурадзе:

(41) III.Описание установки

Опытная установка (рис. 3) состоит из бака (1), от которого отходит трубопровод диаметром d. Трубопровод имеет прямоугольный горизонтальный участок длиной l. В начале и в конце участка установлены пьезометры, нуль шкалы которых соответствует общей плоскости сравнения, проходящей через ось трубопровода. В баке установлен водослив, поддерживающий в трубопроводе постоянный напор, благодаря чему движение жидкости в трубопроводе будет установившемся. В конце трубы установлен мерный бак (4). Регулирование расхода воды производится кранами (2) и (3), расположенными в начале и в конце трубы.

IV.Порядок проведения опытов

Опыт проводится при некотором открытии крана (2). Меняя открытие крана (3), мы изменяем величину средней скорости движения жидкости в трубе. Это дает возможность проводить опыты при различных числах Рейнольдса. Добившись установившегося движения в трубе путем необходимого открытий крана (3), определяют пьезометрические напоры по показаниям пьезометров в начале и в конце трубы, замеряют объем трубы W воды в мерном баке (4) за время его наполнения и температуры воды. Рекомендуется провести опыты не менее трех раз при разных открытиях крана (3). Удельная кинетическая энергия в начале и в конце участка будет одинакова. В силу этого величина потерь по длине будет равна разности удельных потенциальных энергий в начале и в конце участка и может быть получена по разности показаний пьезометров.

Рис. 10 V.Обработка материалов.

Результаты замеров и вычислений заносятся в таблицу № 6 Зона движения жидкости определяется по графику Никурадзе или по графику Кольбрука.

Контрольные вопросы: 1. Потеря напора на трении при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости. 2. Опытное определение потери напора на трение.

3. Формула Дарси – Вейсбаха. 4. Графики Никурадзе, Кольбрука. 5. Расчетные формулы.

Таблица № 6

№№ опытовОпределение потери напора

Д л и н а т р у б ы l, м

Определе ние расхода

Определе ние скорости

F 0 6 C п о о п ы т н ы м д а н н ы м

Определени е Rе

З о н а д в и ж е н и я п о т о к а

F 0 6 C п о в о р м у л е F 0 4 4

Эк ви ва ле нт н. Ш ер ох ов .

м м (h

е) сн м

О б ъ е м в о д ы , м 3

В р е м я н а п о л. , t

Р а с х о д Q , м 3/ с е к

d, м

F 0 7 7

, м 2

F 0 7 5

, м / с е к

t2 0

С

Ки не ма т. Ко эф. вяз к. F 0 6 E

R е

Лабораторная работа № 6

Исследование местных сопротивлений.

I.Цель работы.

Целью работы является определение опытном путем коэффициентов местых сопротивлений и сравнение полученных значений с результатами вычислений по теоретическим формулам или по справочным данным.

II.Краткие теоретические сведения

Местные сопротивления возникаютпри резких изменениях конфигурации потока. Такие изменения появляются в результате наличия по пути потока внезапных изменений сечения, поворотов оси потока, различного рода затворов и т.д.

В трубах наиболее часто приходится встречаться с коленами, тройниками, задвижками, вентилями, сужениями и расширениями сечения труб. Местные сопротивления вызывают потеря напора, которые в общем случае вычисляются по формуле:

(42)

где: h, - потери напора в см, v – средняя скорость движения жидкости в сечении за местным

сопротивлением в м/сек, F 0 7 8 - коэффициент местного сопротивления.

Коэффициенты местных сопротивлений, как правило, определяются опытным путем. Исследованием установлено, что величина коэффициента местного сопротивления зависит от формы местного сопротивления и от скорости движения. Опыт проводится при турбулентном режиме движения, при котором влияние числа Рейнольдса настолько незначительно, что практически им пренебрегают.

комментарии (0)
Здесь пока нет комментариев
Ваш комментарий может быть первым
Это только предварительный просмотр
3 страница на 34 страницах
Скачать документ