- •Федеральное агенство по образованию
- •Содержание
- •Предисловие
- •Техника безопасности при работе в лаборатории
- •Требования к составлению отчета
- •Техника гидродинамического эксперимента Приборы для измерения давления
- •Жидкостные приборы
- •Механические приборы
- •Измерение скорости в потоках
- •Способы измерения расхода
- •Лабораторный практикум
- •Методика проведения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 изучение режимов движения жидкости
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 материальный и энергетический балансы потока
- •Описание установки
- •Основные обозначения и геометрические параметры трубопровода:
- •Часть I.Построение диаграммы уравнения Бернулли
- •Методика проведения работы
- •Трубопровода; II – внезапное расширение; III – резкое сужение;
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Часть III.Определение коэффициента местного гидравлического сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 тарировка мерной диафрагмы
- •Лабораторная работа № 5 испытание центробежно-вихревого насоса
- •Лабораторная работа № 6 испытание центробежного вентилятора
- •Лабораторная работа № 7 изучение устройства насосов и определение их параметров
- •Лабораторная работа № 8 нормальные испытания центробежного насоса
- •Последовательность выключения установки
- •Нормальные испытания центробежного насоса 2к-6
- •Лабораторная работа № 9 кавитационные испытания центробежного насонса
- •Кавитацонные испытания центробежного насоса 2к-6
- •Библиографический список
- •Лабораторный практикум
- •394017, Г. Воронеж, пр. Революции 19.
Трубопровода; II – внезапное расширение; III – резкое сужение;
IV – диффузор; V – конфузор; VI – расширение трубопровода;
VII – резкий поворот; VIII – плавный поворот;
IX – фланцевое соединение.
Все измерения повторить при другом расходе жидкости в трубе и записать в табл.2.3.
Обработка результатов эксперимента
Определить расход жидкости Q,м3/c(определяется с помощью мерного бака или индукционного расходомера)
,, (2.16)
где W– объем мерного бака, равный 1110-3,м3;– время заполнения мерного бака, с; 4,6 – расход индукционного расходомера при показаниях шкалы 100 %,м3/ч;В– показание индукционного расходомера, %.
По известным размерам трубы и измеренному расходу жидкости вычислить скоростные напоры в сечениях потока, в которых измеряются пьезометрические напоры для первого и второго опытов.
;, (2.17)
Результаты расчетов сведем в табл.2.4.
Таблица 2.4
d,м |
0,033 |
0,028 |
0,070 |
,м/с |
|
|
|
hск,м |
|
|
|
по результатам измерений и вычислений построить пьезометрические и напорные линии диаграммы уравнения Бернулли для первого и второго опытов над схемой трубопровода, как показано на рис.2.5. Рекомендованный масштаб 1:10.
Контрольные вопросы
Уравнение Бернулли для установившегося потока несжимаемой жидкости.
Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.
Уравнение неразрывности для потока.
Построение пьезометрической и напорной линий, графическое определение потери напора.
Список основных источников: [1, с.36-47].
Часть II. ОПРЕДЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ
НА ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКАХ
ТРУБОПРОВОДА
Цель работы– определить опытным путем коэффициенты гидравлического трения на прямолинейных участках трубопровода и сравнить найденное значение с результатами расчета по эмпирическим формулам; оценить на основе эксперимента влияния числа Рейнольдса и шероховатости на коэффициент гидравлического трения.
Теоретическая часть. К потере энергии по длине относится часть энергии потока, расходуемая на преодоление трения в прямолинейных участках труб. Эта энергия переходит в теплоту и безвозвратно теряется потоком. Потери на трение имеют место по всей длине трубопровода и зависят от режима течения потока, увеличиваясь с возрастанием турбулентности.
Потеря напора на преодоление трения при движении (при любом режиме) потока рассчитывается по уравнению Дарси-Вейсбаха:
, (2.18)
где - коэффициент гидравлического трения.
При ламинарном течении в прямой трубе
. (2.19)
При турбулентном режиме зависит от режима движения и шероховатости трубы и рассчитывается по эмпирическим формулам в зависимости от величины комплексаUж/, где- эквивалентная шероховатость;Uж– динамическая скорость;- кинематический коэффициент вязкости.
,
где J– гидравлический уклон.
,
где hl– потери напора на данном участке трубопровода,м;l– длина участка трубопровода,м.
– трубы гидравлически гладкие,рассчитывается по формуле Прандтля-Кармана или Базиуса
; (2.20)
. (2.21)
– область влияния вязкости и шероховатости. Коэффициент гидравлического трения рассчитывают по формуле Френкеля
. (2.22)
– трубы шероховатые,рассчитывают по формуле Никурадзе
. (2.23)
Описание установки
Коэффициент гидравлического трения определяют на основе данных опытов 1 и 2, полученных в Iчасти лабораторной работы (табл.2.3 и 2.4). Для работы берут прямолинейные участки трубопровода, находящиеся между показаниями пьезометров 7-8, 11-12, 13-14, 17-18.
Обработка результатов эксперимента
Определить потери напора на участках трубопровода, используя показания пьезометров 7-8, 11-12, 13-14 и 17-18, отдельно для первого и второго опытов
, приz1=z2и .
Здесь индекс «1» обозначает соответствующий напор до, а индекс «2» после рассматриваемого участка трубопровода.
Из формулы Дарси-Вейсбаха (2.18) определяем коэффициенты гидравлического трения, т.е.
=
для каждого участка трубопровода l1,l2,l3,l4для 1 и 2 опытов.
Оцениваем режим течения жидкости для каждого участка трубопровода 1 и 2 опытов, вычисляя число Reпо формуле .
Вычисляем значение , где– эквивалентная шероховатость (для нержавеющих труб = 0,1510‑3 м);– коэффициент кинематической вязкости,м2/с (см. приложение А).
В зависимости от величины выбрать одну из формул (2.19-2.23) для расчета коэффициента гидравлического трения.
Сравнить опытные и расчетные коэффициенты гидравлического трения.
Результаты вычислений занести в табл.2.5.
Таблица 2.5
l,м |
d,м |
Опыт |
, м |
,м |
hпот,м |
,м |
оп |
расч |
Re |
0,695 |
0,028 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
| ||
0,515 |
0,028 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
| ||
0,99 |
0,033 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
| ||
5,75 |
0,033 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|