Порядок выполнения работы

1. Открыв вентиль 3, заполнить расходную ёмкость 1.

2. Выждать 10-15 минут для успокоения воды в расходной емкости.

3. Открыть вентиль 5, установить минимальный расход воды.

4. Открыть вентиль 10 до появления подкрашенной струйки воды.

5. Замерить расход жидкости через трубку 4, для чего подставив мерную ёмкость под струйку, включить секундомер. После набора 2-3 литров воды убрать ёмкость, одновременно остановив секундомер.

6. Измерить и записать температуру воды в расходной емкости t˚, C; время ее заполнения , c и объем воды в мерной емкости W, м³.

7. Открывая вентиль 5, добиться возникновения пульсации подкрашенной струйки.

8. Повторить операции по пп. 5 и 6.

9. Открывая вентиль 5, добиться полного размывания подкрашенной струйки.

10. Повторить операции по пп. 5 и 6.

11. Закрыть вентили 10 и 5.

Обработка результатов эксперимента

Вычислить объемный расход воды

.

Определить среднюю (по сечению) скорость движения воды по трубе

.

По графику зависимости ν(t) (см. рис. 1) для измеренной температуры воды найти значение кинематического коэффициента вязкости. Рассчитать число Рейнольдса

.

Результаты измерений в процессе эксперимента и расчеты занести в таблицу, имеющую следующие колонки № п/п: режим течения; W, м³/с; , с; t˚, C; , м²/с; Q, м³/с; V, м/с; Re.

Зарисовать вид струек подкрашенной воды для каждого режима течения.

Лабораторная работа №2 исследование изменения гидродинамического напора по длине трубопровода переменного сечения

Цель работы: ознакомление с уравнением Бернулли для потока вязкой жидкости и практическое определение составляющих гидродинамического напора.

Общие сведения

В 1738 году Д. Бернулли получил уравнение, устанавливающее связь между давлением и скоростью движения невязкой жидкости в поле сил тяжести

где z– нивелирная (геометрическая) высота или геометрический напор;p/– пьезометрическая высота или скоростной напор;V²/2g– скоростная высота или скоростной напор;Н– полный гидродинамический напор.

В невязкой жидкости отсутствуют потери, поэтому полный напор вдоль линии (струйки) постоянен, следовательно, для любых двух сечений струйки можно записать:

H₁ = H₂ = const.

Уравнение Бернулли представляет собой закон сохранения механической энергии движущейся жидкости. Действительно, члены уравнения, отнесенные к единице веса, представляют собой различные формы удельной энергии жидкости, в частности:

z – удельная потенциальная энергия положения,

p/ – удельная потенциальная энергия давления,

z+p/ – удельная потенциальная энергия жидкости,

V²/2g – удельная кинетическая энергия движущейся жидкости,

Н – полная удельная энергия движущейся жидкости.

Для двух сечений потока вязкой жидкости, имеющего конечные размеры, уравнение Бернулли принимает следующий вид:

По сравнению с уравнением для струйки идеальной жидкости (22) это уравнение отличается наличием безразмерного коэффициента , учитывающего неравномерность распределения скорости в поперечном сечении потока и члена h, учитывающего потери энергии при движении жидкости от первого сечения ко второму. Кроме того, за характерную скорость принимается средняя по сечению скорость V_ср.

Коэффициент Кориолиса представляет собой отношение действительной кинетической энергии потока в данном сечении к кинетической энергии того же потока в том же сечении, но при равномерном распределении скорости.

Гидравлические потери или потери удельной энергии делятся на потери на трение и потери в местных сопротивлениях. Последние обусловлены местными изменениями вектора скорости по величине, направлению или по величине и направлению одновременно. На преодоление гидравлических сопротивлений расходуется потенциальная энергия движущейся жидкости (геометрический или пьезометрический напор).

Из уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости (23) видно, что при переходе от первого сечения ко второму сумма трех высот (геометрической, пьезометрической и скоростной) с учетом гидравлических потерь на этом участке есть величина постоянная.

Графическое представление уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости представлено на рис 9. Для потока вязкой жидкости уравнение Бернулли является уравнением баланса энергии с учетом потерь. Потери гидравлической энергии переходят в тепло, которое рассеивается в окружающей среде.