10437
.pdf280
1 Состав лабораторной работы
В с о с т а в р а б о т ы в х о д и т :
1 . У с т а н о в л е н и е п о д а н н ы м о п ы т о в з а в и с и м о с т и к о э ф ф и ц и е н т а м е с т н о г о
с о п р о т и в л е н и я п р о |
б к о в о г о к р а н а о т у г л а з а к р ы т и я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2 . |
П о с т р о е н и е |
г р а ф и к а |
з а в и с и м о с т и |
к |
о |
э ф |
ф |
и |
ц |
и |
е н |
т а |
м |
е с т н |
о |
г о |
|||
с о |
п |
р |
о |
т и в л е н и я |
п р о |
б к о в о г о к р а н а о т у г л |
а з а к р ы т и я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
3 . |
С о п о с т а в л е н и е |
о п ы т н ы х |
|
з н а ч е н и й |
к |
о |
э ф |
ф |
и |
ц |
и |
е н |
т а |
м |
е с т н |
о |
г о |
||
с о |
п |
р |
о |
т и в л е н и я |
с о с п р а в о ч н ы м и д а н н ы м |
и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
282
|
Н а |
п о д а ю щ е й |
т р у б е |
6 |
о т |
н а с о с а |
у с т а н о в л е н а |
з а д в и ж к а |
7 |
д л я |
||||||||||||||||
р е г у л и р о в а н и я |
п о д а ч и |
в о д ы |
в |
б а к |
3 . К о л и ч е с т в о |
п о д а в а е м о й |
в о д ы |
в о в р е м я |
||||||||||||||||||
о п ы т а д о л ж н о б ы т ь н е с к о л ь к о б о л ь ш е , ч е м р а с х о д у е т с я в о в р е м я о п ы т а . |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Н а |
г о р и з о н т а л ь н о м |
|
у ч а с т к е |
т р у б ы |
1 |
у с т а н о в л е н о |
и с с л е д у е м о е |
м е с т н о е |
|||||||||||||||||
с о п р о т и в л е н и е - п р о б к о в ы й к р а н 8 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
П е р е д |
м е с т н ы м |
с о п р о т и в л е н и е м |
и |
з а |
н и м |
п р и с о е д и н е н ы |
с |
|
п о м о щ ь ю |
||||||||||||||||
р е з и н о в ы х т р у б о к 9 д в а д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х п ь е з о м е т р а 1 0 и 1 1 . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Т о ч к и п р и с о е д и н е н и я в ы б р а н ы |
т а к и м |
о б р а з о м , ч т о б ы п о т о к к м е с т а м и х |
|||||||||||||||||||||||
п р и с о е д и н е н и я с т а б и л и з и р о в а л с я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й п ь е з о м е т р 1 0 п о з в о л я е т о п р е д е л и т ь з н а ч е н и е , р а в н о е |
|||||||||||||||||||||||||
с у м м е п о т е р ь э н е р г и и в с л е д с т в и е т р е н и я н а у ч а с т к е т р у б ы |
( а - в ) м е ж д у т о ч к а м и |
|||||||||||||||||||||||||
п р и с о е д и н е н и я |
р е з и н о в ы х |
т р у б о к |
и |
м е с т н ы м |
с о п р о т и в л е н и е м |
- |
п р о б к о в ы м |
|||||||||||||||||||
к р а н о |
м |
8 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л = ( К ) а _ в + h M , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 3 ) |
||||
|
Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й |
|
п ь е з о м е т р |
1 1 |
- |
с у м м у |
п о т е р ь |
э н е р г и и |
|
в с л е д с т в и е |
||||||||||||||||
т р е н и я |
н а у ч а с т к е |
( c - d ) , в д в о е |
м е н ь ш е м |
п р е д ы д у щ е г о |
п о |
д л и н е , и |
|
в |
т о м |
ж е |
||||||||||||||||
м е с т н о м с о п р о т и в л е н и и ( п р о б к о в о м к р а н е ) 8 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h 2 = ( К ) c_ d + К М , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 4 ) |
||||
|
И з |
у р а в н е н и й |
( 3 ) |
и |
( 4 ) |
о п р е д е л я ю т с я |
п о т е р и |
н а п о р а |
н а |
п р е о д о л е н и е |
||||||||||||||||
м е с т н о г о с о п р о т и в л е н и я ( п р о б к о в о г о к р а н а ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h M = 2 h 2 _ A , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 5 ) |
||||
|
П р и м е н е н и е |
д в у х |
д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х |
п ь е з о м е т р о в |
д а е т |
в о з м о ж н о с т ь |
||||||||||||||||||||
б о л е е |
|
т о ч н о |
|
о п р е д е л и т ь |
|
п о т е р и |
н а п о р а |
в |
с а м о м |
м е с т н о м |
с о п р о т и в л е н и и |
|||||||||||||||
( п р о б к о в о м |
к р а н е ) , и с к л ю ч и в п о т е р и , в ы з в а н н ы е т р е н и е м |
в с м е ж н ы х у ч а с т к а х |
||||||||||||||||||||||||
т р у б о п р о в о д а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
В н и ж н е й ч а с т и к а ж д ы й д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й п ь е з о м е т р и м е е т к р а н ы |
п и |
||||||||||||||||||||||||
п 2 , |
с |
|
п о м о щ ь ю |
|
к о т о р ы х |
м о ж н о |
|
в ы к л ю ч а т ь |
|
у к а з а н н ы е |
|
|
т р у б к и |
|||||||||||||
д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о п ь е з о м е т р а . Э т о у с т р о й с т в о п о з в о л я е т б о л е е т о ч н о д е л а т ь
283
о т с ч е т ы п о ш к а л е , д л я ч е г о н у ж н о з а к р ы т ь к р а н ы , с о е д и н я ю щ и е т р у б у с
т р у б к а м и д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о п ь е з о м е т р а , и т о г д а к о л е б а н и е д а в л е н и я в т р у б е
н е |
б у д е т |
п е р е д а в а т ь с я |
н а |
у р о в н и |
ж и д к о с т и |
в |
т р у б к а х . |
Н е о б х о д и м о |
т о л ь к о |
|||||
с л е д и т ь , |
ч т о б ы |
з а к р ы т и е |
о б о и х |
к р а н о в |
у |
д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о |
п ь е з о м е т р а |
|||||||
п р о и з в о д и л о с ь о д н о в р е м е н н о . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В в е р х н е й ч а с т и д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х п ь е з о м е т р о в и м е ю т с я к р а н ы 1 2 ч е р е з |
|||||||||||||
к о т о р ы е |
в о з м о ж н о п о д к а ч и в а т ь с ж а т ы й в о з д у х , и л и е г о |
в ы п у с к а т ь |
|
и з т р у б о к |
||||||||||
п ь е з о м е т р о в , у с т а н а в л и в а я п о к а з а н и я п ь е з о м е т р о в н а у д о б н у ю в ы с о т у . |
|
|
||||||||||||
|
Д л я и з м е н е н и я с к о р о с т и д в и ж е н и я в о д ы в т р у б е 1 и р а с х о д а н а в ы х о д н о м |
|||||||||||||
к о н ц е е е и м е е т с я з а д в и ж к а 1 3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
И з м е р е н и е р а с х о д а п р о и з в о д и т с я о б ъ е м н ы м с п о с о б о м , м е р н ы м б а к о м 1 5 . |
|
||||||||||||
|
Н а в ы х о д н о м к о н ц е т р у б ы 1 и м е е т с я о т с е к а т е л ь 1 4 , с п о м о щ ь ю |
к о т о р о г о |
||||||||||||
п р о и з в о д и т с я |
н а п р а в л е н и е |
в ы т е к а ю щ е й |
с т р у и |
ч е р е з |
о т в о д н у ю |
|
т р у б у |
в |
||||||
п о д з е м н ы й |
р е з е р в у а р и л и ж е в м е р н ы й |
б а к 1 5 . |
И з м е р е н и е т е м п е р а т у р ы в о д ы п р |
о и з в о д и т с я т е р м о м е т р о м 1 6 . |
|
284
3 Проведение опытов
В отчетный бланк (приложение 1) вносятся данные о пробковом кране. Опыты проводятся в следующей последовательности:
1.Полностью открыть пробковый кран 8 (а =0°).
2.Включить насос и открыть задвижки 7 и 13. Заполняем бак 3 и через систему начинает циркулировать вода. Открытие задвижки 7 должно быть таким, чтобы количество воды, поступающей в бак 3, было несколько больше требуемого для проведения опыта. Излишняя вода в баке 3 будет переливаться через водослив 4 и по трубе 5 возвращаться в подземный резервуар.
3.Устанавливаем уровни жидкости в пьезометрах на удобной для отсчета
высоте.
4.Закрываем задвижку 13 и проводим проверку нуля в дифференциальных пьезометрах. Уровни в трубках в каждом пьезометре должны находиться на одной высоте.
5.Открываем задвижку 13 и устанавливаем расход в трубе 1 соответствующий первому опыту при полностью открытом пробковом кране (а = 0°).
Во время опыта производятся следующие измерения:
1.Измерение расхода производится мерным баком 15. Для этого направляем вытекающую воду в мерный бак 15 и одновременно пускаем секундомер. По наполнении бака 15 направляем отсекателем 14 воду в подземный резервуар и одновременно останавливаем секундомер.
2.Измерение потерь напора h1 и h2 по дифференциальным пьезометрам 10 и 11, соответственно.
3.Измерение температуры воды по термометру 16.
Опыты проводятся 8 - 10 раз при разных углах закрытия пробкового
крана и изменениях расхода задвижкой 13.
285
К отчетному бланку прилагается схема лабораторной установки и график зависимости Z пробкового крана от угла закрытия а с нанесением кривых по
данным опыта (а) и гидравлического справочника (в) (приложение 2).
Список литературы
1.Мейеров, А.С. Определение коэффициента местного сопротивления (построение гидравлической характеристики пробкового крана) : методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Гидравлика» студентами III курса / А. С. Мейеров ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Нижний Новгород : ННГАСУ, 2006. - 11с.
2.Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П. Г. Киселева. - Москва : Энергия, 1972. - 312 с.
286
П р и л о ж е н и е 1
Отчет
Определение коэффициента местного сопротивления
Ф а к у л ь т е т _ |
, к у р с |
_ , г р у п п а _ |
С о с т а в б р и г а д ы :_
Д а т а п р о в е д е н и я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
л а б о р а т о р н о й р а б о т ы _ |
|
|
|
|
|
П р е п о д а в а т е л ь |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ФИО) |
|
|
Д и а м |
е т р т р у б о п |
р |
о в о д а |
d T |
= ______ |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
Д и а м е т р п р о б к о в о г о к р а н а d = _ |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
||||||
|
П л о щ а д ь с е ч е н и я т р у б ы |
|
п - dT |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
w = |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
||||||
атыпо№ |
закрытияУголкрана а, ° |
ьтсознаР етрическихпьезом в ы с о т мhi, |
ьтсознаР |
етрическихпьезом в ы с о т |
|
|
4 |
|
истеченияВремя t, с |
/t,=VQРасходм 3/с |
скоростьСредняяu=Q /ro, |
|
ициентфоэфК м е с тн о го |
сопротивления^ = 2 § ^ /и 2 |
ператураемТ воды t, ° |
V,Вязкостьм 2/с |
м,h2 |
|
вытекшейОбъем воды V , |
м |
/см |
||||||||||||
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0)р |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з а |
* |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
&й |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
<и |
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
3
= |
|
а |
|
с |
|
д |
|
ч ь |
|
о |
|
н |
|
й |
|
е |
|
Р |
|
о |
V |
л |
|
° |
^ |
F |
Is |
10
288
О П Р Е Д Е Л Е Н И Е Р Е Ж И М А Д В И Ж Е Н И Я Ж И Д К О С Т И
289
Введение
В |
у ч е б н о - м е т о д и ч е с к о м |
|
п о с о б и и |
п р и в е д е н а |
м е т о д и к а |
|
|||||||
э к с п е р и м е н т а л ь н о г о |
о п р е д е л е н и я |
ч и с л а |
Р е й н о л ь д с а |
в |
п о т о к е |
ж и д к о с т и , |
|||||||
д е м о н с т р а ц и я л а м и н а р н о г о и т у р б у л е н т н о г о р е ж и м о в д в и ж е н и я . |
|
|
|
||||||||||
Р а з л и ч а ю т д в а р е ж и м а д в и ж е н и я ж и д к о с т и : л а м и н а р н ы й и т у р б у л е н т н ы й |
|||||||||||||
[ 2 ] . Р е ж и м |
д в и ж е н и я , п р и |
к о т о р о м |
ж и д к о с т ь |
д в и ж е т с я |
с л о я м и , |
н а з ы в а ю т |
|||||||
л а м и н а р н ы м |
( о т |
л а т и н с к о г о |
с л о в а |
|
l a m i n a |
- |
с л о й ) . |
П р и |
э т о м |
п о д |
с л о е м |
||
п о н и м а е т с я |
г е о м е т р и ч е с к о е |
м е с т о |
ч а с т и ц |
ж и д к о с т и , |
д в и г а ю щ и х с я |
с |
|||||||
о д и н а к о |
в о й |
с к о р о с т ь ю . Т а к и м о б р а з о м , п р и л а м и н а р н о м д в и ж е н и и ж и д к о с т и н е |
п р о и с х о |
д и т |
п е р е м е ш и в а н и е ч а с т и ц ж и д к о с т и . Б е с п о р я д о ч н ы й р е ж и м д в и ж е н и я |
ч а с т и ц ж и д к о с т и н а з ы в а е т с я т у р б у л е н т н ы м . |
||
В |
п |
е р в ы е |
н а |
с у щ е с т в о в а н и е |
д в у х |
п р и н ц и п и а л ь н о |
р а з н ы х |
р е ж и м о в |
|
д в и ж е н |
и |
я ж и д к о с т и |
б ы л о |
у к а з а н о |
в 1 8 3 9 |
г . и 1 8 5 4 г . н е м е ц к и м и н ж е н е р о м - |
|||
г и д р о т е х н и к о м Г . Х а г е н о м |
[ 1 ] . |
|
|
|
|
||||
В |
|
1 8 8 0 |
г . н а |
с у щ е с т в о в а н и е |
э т и х |
р е ж и м о в у к а з ы в а е т |
р у с с к и й |
у ч е н ы й |
|
Д . И . М е н д е л е е в в р а б о т е « О с о п р о т и в л е н и и ж и д к о с т е й и в о з д у х о п л а в а н и и » .
Д а л ь н е й ш е е р а з в и т и е э т а |
м ы с л ь |
п о л у ч и л а в |
1 8 8 3 |
г . в |
р а б о т а х Н . П . |
|||||
П е т р о в а |
- |
о с н о в о п о л о ж н и к а |
г и д р а в л и ч е с к о й |
т е о р и и |
с м а з к и . |
Н . П . П е т р о в |
||||
с о з д а л с о в р е м е н н у ю ф и з и ч е с к у ю |
т е о р и ю |
л а м и н а р н о г о ( и л и , к а к е г о н а з в а л с а м |
||||||||
Н . П . П е т р о в , п а р а л л е л ь н о г о ) д в и ж е н и я и у к а з а л , ч т о п р и р о д а г и д р а в л и ч е с к и х
с о п р о т и в л е н и й л а м и н а р н ы х и т у р б у л е н т н ы х п о т о к о в с о в е р ш е н н о р а з л и ч н а . |
|
||||||||||||
|
В |
1 8 8 3 |
г . |
а н г л и й с к и м |
ф и з и к о м |
и |
и н ж е н е р о м |
О . Р е й н о л ь д с о м |
б ы л а |
||||
н а й д е н а ф и з и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а у с л о в и й , о п р е д е л я ю щ и х р е ж и м |
д в и ж е н и я |
||||||||||||
ж и д к о |
с т и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р е й н о л ь д с |
у с т а н о в и л , |
ч т о |
о с н о в н ы м и |
ф а к т о р а м и , |
о п р е д е л я ю щ и м и |
|||||||
х а р а к т е р р е ж и м а , я в л я ю т с я : с р е д н я я с к о р о с т ь д в и ж е н и я ж и д к о с т и |
и , д и а м е т р |
||||||||||||
т р у б ы |
|
d и к и н е м а т и ч е с к а я в я з к о с т ь ж и д к о с т и V . |
|
|
|
|
|
||||||