Лабораторные работы по гидравлике - файл n1.doc

Лабораторные работы по гидравлике
скачать (613 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc324kb.25.11.2003 12:54скачать
n2.doc235kb.19.02.2004 13:01скачать
n3.doc233kb.09.03.2004 12:48скачать
n4.doc275kb.09.03.2004 12:54скачать
n5.doc21kb.12.06.2009 16:07скачать

n1.doc





Работа 4 ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА И В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ.

1.Вводная часть. Экспериментальными исследованиями установлено, что при движении жидкости часть полного напора ( энергии) затрачивается на преодоление работы вязкостных и инерционных сил, т.е. возникают потери напора.

При равномерном движении жидкости гидравлическое сопротивление, проявляющееся равномерно по всей длине потока, называют сопротивлением по длине, а вызываемые им потери напора , - потерями напора по длине (hl). Эти потери в круглых трубопроводах, работающих полным сечением, вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха:

(1.1)

где l - безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом гидравлического трения (коэффициентом Дарси). Величина коэффициента l характеризует гидравлическое сопротивление трубопровода и зависит в общем случае от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости Dэ/d трубопровода, т.е. l=f(Re, Dэ/d);

l, d – длина и внутренний диаметр трубопровода;

– средняя скорость движения потока жидкости.

Величину коэффициента l при гидравлических экспериментах вычисляют по опытным данным из формулы (1.15). При гидравлических же расчетах – по эмпирическим и полуэмпирическим формулам, например, при ламинарном режиме lп=64/Rе, а при турбулентном режиме движения и работе трубопровода в области доквадратичного сопротивления – по формуле А.Д. Альтшуля:

(1.2)
Величину абсолютной эквивалентной шероховатости Dэ при расчетах берут из справочной литературы в зависимости от материала трубопровода и состояния его внутренней поверхности. Например, для труб из органического стекла Dэ=0,006 мм, а для стальных водопроводных умеренно заржавленных труб Dэ=0,20…0,50 мм.

Область гидравлического сопротивления при расчетах определяют или непосредственно по графикам l=f(Re,Dэ/d), полученным опытным путем для труб из различных материалов и приведенным в справочной литературе, например, по графику Никурадзе (рис. 1.10), или же с помощью соотношений и , предложенных А. Д. Альтшулем на основе использования упомянутых графиков. В последнем случае поступают следующим образом.

Вычисляют соотношения 10d/Dэ и 500d/Dэ и сравнивают их с числом Рейнольдса Re = Vd/n. При этом, если, , трубопровод работает в области гидравлически гладких труб. Если , трубопровод работает в области квадратичного сопротивления. Если же 10d/Dэ < Re > 500dэ/Dэ, трубопровод работает в области доквадратичного сопротивления.

Следует иметь в виду, что для каждой области гидравлического сопротивления предложены и используются при гидравлических расчетах свои формулы для вычисления коэффициента l.

Другой вид гидравлических сопротивлений, возникающих в местах резкого изменения конфигурации потока, называют местным сопротивлениями, а вызываемые ими потери напора, - местными потерями напора (hм).

При прохождении через любое местное сопротивление поток жидкости деформируется (рис.11 а,б,в), вследствии чего движение становится неравномерным резко изменяющимся, для которого характерны :

а) значительное искривления линий потока и кривых сечений

потока;

б) отрывы транзитной струи от стенок трубопровода (ввиду

действия закона инерции) и возникновения в местах отрыва

устойчивых водовязатов;

в) повышенная (по сравнению с равномерным движением)

пульсация скоростей и давлений;

г) изменение формы ( переформирование ) эпюр скоростей.

Местные потери напора при гидравлических расчетах вычисляют по формуле Вейсбаха :

, (1.3)

где - безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом местного сопротивления;

- средняя скорость потока в сечении за местным сопротивлением, т.е. ниже по течению (если скорость , как исключение, принимается перед местным сопротивлением, это обязательно оговаривается).

Величина коэффициента зависит в общем случае от числа Рейнольдса и от конфигурации, т.е. формы проточной части местного сопротивления. В частном случае, когда трубопровод, на котором расположено местное сопротивление, работает в области квадратичного сопротивления, величина коэффициента от не зависит.

Величину для каждого вида местного сопротивления определяют по данным гидравлических экспериментов, пользуясь формулой (1.3). полученные таким образом значения коэффициентов для различных видов местных сопротивлений (обычно при квадратичной области сопротивления) приводятся в справочной и специальной литературе, откуда и берутся при гидравлических расчётах. Исключением является резкое расширение и резкое сужение трубопровода (см. рис. 11 а, б), для которых численные значения координаты определяются по формулам, полученным теоретически. Так, при резком расширении трубопровода, когда средняя скорость в формуле (1.3) взята перед местным сопротивлением, т.е. ,

, (1.4)

если же скорость берется за местным сопротивлением, т.е. , (1.5)

Коэффициент сопротивления при резком сужении трубопровода () принято относить к скорости после сужения. При этом

, (1.6)

где - коэффициент сжатия струи.








Цель работы: 1. Определить по опытным данным, воспользовавшись формулами (1.15) и (1.17), значение коэффициента гидравлического трения и величины коэффициента для трех видов местных сопротивлений;

2. Установить, воспользовавшись соотношениями А.Н. Альтшуля или же графиком Никурадзе (см. рис. 1.10) области гидравлического сопротивления, в которых работали участки напорного трубопровода;

3. Вычислить значения коэффициентов гидравлического трения по соответствующим эмпирическим формулам;

  1. Найти справочные значения коэффициентов местных сопротивлений ( по таблице, и вычислить по формулам (1.4), (1.6));

5. Оценить сходимость и с их расчетными справочными значениями.

2.Описание установки. Установка (рис. 1.2) представляет собой систему напорных трубопроводов с последовательно расположенными на нем гидравлическими сопротивлениями (по длине и местными). К каждому гидравлическому сопротивлению подключено по два пьезометра (перед и за ним). Все пьезометры для удобства работы выведены на щит 4. Для регулирования расхода воды в системе служит вентиль 2. Величина измеряется с помощью мерного бака 1 и секундомера. 3. Подача воды в систему осуществляется из питающего резервуара 5 по трубе 7 открытием задвижки 6. Постоянный уровень воды в резервуаре 5 ( для обеспечения установившегося движения в системе) поддерживается переливным устройством. Вода в резервуар 5 подается центробежным насосом.

3.Порядок выполнение работы и обработка опытных данных.

При закрытом вентиле 2 и задвижке 6 включить насос и обеспечить подачу воды в питающий резервуар 5. После наполнения водой резервуара и стабилизации уровня воды в нем ( переливное устройство должно при этом работать) следует плавным открытием вентиля 2 подать воду в систему трубопроводов. Далее, необходимо измерить: отметки уровней воды в пьезометрах, расход воды в системе ( с помощью мерного бака 1 и секундомера 3), а так же ее температуру (термометром в резервуаре 1). Результаты измерений для двух опытов (при разных расходах воды) записать в таблицу 1.6.

Обработать опытные данные и результаты представить в виде таблицы 1.7. Сформировать выводы по результатам работы.
4.Основные контрольные вопросы.


  1. Напишите и поясните формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха.

  2. Поясните, как опытным путем определяют величины коэффициентов l и x.

  3. Что характеризуют коэффициенты l и x от каких факторов в общем случае они зависят и как их определяют при гидравлических расчетах?

  4. Объясните, что такое Dэ и Dэ/d, как найти величину Dэ при гидравлических расчетах.

  5. Назовите области гидравлического сопротивления трубопроводов и объясните, как определяют область сопротивления при гидравлических расчетах.

  6. Изобразите схемы движения жидкости при резком повороте трубы на 900, а также при резком расширении и резком сужении трубопровода и дайте пояснения к ним, указав, что характерно для движения потока при протекании его через любое местное сопротивление.


Таблица 1.7

№ поз.

Наименование и обозначения измеряемых величин

Ед. изм.

Результаты вычислений

Потери по длине

Местные сопротивления










Участок 1

Участок 2

Резкий

поворот

Резкое сужение

Резкое расшире-ние

1

Номера сечений


































2

Диаметр трубы в сечении

м































3

Площадь поперечном сечения трубы

м2































4

Отметка пьезометра в сечении, Z + P/? g

м































5

Объем воды в мерном баке, W

м3































6

Время наполнения мерного объема, t


































8

Расход воды

м3































9

Средняя скорость потока

м/с































10

Скоростной напор

м































11

Потери напора по длине и местные (по разности полных напоров перед и за сопротивлением)

м































12

Расстояния между точками подключения пьезометров (длины участков), L

м































13

Коэффициент гидравлического трения по опытным данным

-































14

Коэффициент местного сопротивления по опытным данным

-































15

Кинематический коэффициент вязкости воды (по справочнику)

м2































16

Число Рейнольдса

-































17

Область гидравлического сопротивления (гладких труб, доквадратич., квадратич.)

-































18

Коэффициент гидравлического трения по эмпирическим формулам

-































19

Коэффициент местного сопротивления (по справочнику и теоретическим формулам)

-




-

























20

Относительное отклонение и



-

































-

































5. Вывод по работе


6. Ответы на контрольные вопросы


Работу выполнил студент:

Дата:

Работа 4 ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА И В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации