Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка (рис. 17) для определения потерь напора в местных сопротивлениях состоит из трубопровода постоянного сечения, подключенного через вентиль к водопроводной сети. Вентилем регулируется расход воды. В трубопроводе установлены 6 местных сопротивлений различных типов: 1 – внезапное расширение потока; 2 – внезапное сужение; 3 – вентиль; 4 – фильтр; 5 – плавный поворот потока на 180; 6 – мерный участок трубопровода постоянного сечения длиной 300 см. На некотором расстоянии до и после каждого местного сопротивления расположены сечения замера давления, к которым подключены трубки пьезометров, вынесенные на общую панель. При такой установке пьезометров нет необходимости фиксировать нивелирную высоту расположения местных сопротивлений.

Порядок выполнения работы

Открыть вентиль, установить такой расход, при котором разность показаний пьезометров 7 и 8 составляет 15-25 см.
После установления режима (когда перестанут изменяться показания пьезометров) записать их показания hl.
Объёмным методом замерить расход воды через трубопровод. Записать в протокол показания секундомера ,c и объём воды W, см в мерной ёмкости.
Измерить и записать температуру воды t, С.
Повторить пп. 2,3,4; для 6-10 значений расходов, увеличивая разность показаний пьезометров 7 и 8 по 20-40 см.
Закрыть вентиль.

Обработка результатов экспериментов Объёмный расход жидкости для каждого эксперимента определяется по формуле

По расходу вычисляется средняя скорость движения воды по трубопроводу

где d – диаметр трубопровода.

По известной температуре воды определяется значение кинематического коэффициента вязкости воды , и число Рейнольдса

Определение потерь напора в местных сопротивлениях производится в следующем порядке. Для каждого из мерных участков трубопровода записывается уравнение Бернулли.

Внезапное расширение

Внезапное сужение

Вентиль

Фильтр

Поворот потока

Мерный участок

В этих уравнениях дополнительные потери – это потери напора на трение в подводящих и отводящих участках трубопроводов. Величины этих потерь, зависящие от длины участков, определяются по формуле Дарси

Величину для данного режима течения можно найти с помощью мерного участка 7-8, на котором потери напора обусловлены только трением воды о стенки трубопровода, тогда из формулы (47) с учётом имеем

или, используя формулу Дарси (48), получим

После подстановки формулы (49) в выражение (48) запишем уравнение для определения потерь напора на трение для каждого из мерных участков

При определении потерь на трение на участках 1-2 и 2-3 за длины и будем брать длину трубопровода меньшего диаметра, т. е. потери на трение будем определять только для этого участка трубопровода. Потерями на трение на участке трубопровода большего диаметра можно пренебречь в связи с их малостью. Величину ошибки можно оценить с помощью следующих рассуждений. Так как диаметр трубопровода увеличился в 2 раза, то согласно уравнению постоянства расхода скорость уменьшится в 4 раза. Из формулы известно (48), что потери напора на трение пропорциональны квадрату скорости, следовательно, их величина будет примерно в 16 раз меньше, чем для трубопровода меньшего диаметра.