Порядок выполнения работы. 4.1. Изобразить схему установки

4.1. Изобразить схему установки.

4.2. Включить центробежный насос (включается лаборантом), для заполнения напорного бака водой, предварительно убедившись в том, что задвижка открыта,

4.3. Проверить уровни воды в пьезометрах. Уровни воды должны быть одинаковы. В случае несоответствия уровней выпустить воздух из резиновых подводок.

4.4. Открыть кран на мерный бак ёмкостью 15 литров на малый расход, при следующих опытах расход постепенно увеличивать до максимального.

4.5. Замерить объёмным способом расходы.

4.6. Определить разность статических напоров в сечениях потока, до водомера и после .

4.7. Вычислить значение коэффициента расхода по формуле: .

4.8. Вычислить значение скорости потока: , где w₂- площадь сечения трубопровода.

4.9. Замерить температуру воды и найти значение кинематического коэффициента вязкости n.

4.10. Вычислить значение критерия Рейнольдса по формуле

,

где d₂ – диаметр трубопровода; n- коэффициент кинематической вязкости.

4.11. Результаты вычислений внести и таблицы 1,2.

4.12. После проведения опытов для разных расходов построить график зависимости .

5. Контрольные вопросы

5.1. Какова конструкция водомера Вентури?

5.2. Что учитывает коэффициент водомера К?

5.3. Что учитывает коэффициент расхода m?

5.4. Изобразить схему водоструйного насоса.

5.5. Какие приборы и устройства применяют для измерения расхода жидкости?

5.6. Как влияет число Re на значение коэффициента m.

Литература

6.1. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М., Машиностроение 1982 г., стр. 52-54.

6.2. Учингус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. Харьков 1970г., стр. 128-133.

6.3. Кедров В.С., Калицун В.И. Гидравлика, водоснабжение и канализация. М., Стройиздат 1972 г., стр. 49-50.

 

Таблица результатов измерений

Таблица 1

№№ заме- ров	m	Объём бака W, см3	Время t, с	Расход, Q, см3/с	Показания пьезометров
№2 см вод.ст.	№3 см вод.ст.	Δh

Зависимость коэффициента m от числа Re

Таблица 2

m
Re
Δh
Q

Лабораторная работа №4

Определение потерь напора и коэффициента сопротивления

По длине в трубопроводе

Цель работы

Ознакомление с методом постановки гидравлических экспериментов по определению коэффициентов сопротивления трения по длине.

Ведение

Основной расчётной формулой для определения потерь напора по длине является формула Дарси-Вейсбаха:

,

где λ-коэффициент Дарси; – потери напора по длине; , d – геометрические размеры трубопровода; V - средняя скорость потока.

Эта формула применима как при турбулентном, так и при ламинарном режиме движения, различие заключается лишь в значении коэффициента l.

Если экспериментально определить потери напора h, зная геометрические характеристики трубопровода легко получить значения коэффициента l

.

Известно, что из закона гидравлического подобия коэффициент Дарси зависит от числа Рейнольдса R_e, а так же от безразмерного геометрического фактора - относительной шероховатости внутренней поверхности трубы, т.е.

,

где D-средняя высота бугорков шероховатости; d-диаметр трубы.

Когда шероховатость трубы не влияет на её сопротивление, трубу называют гидравлически гладкой, т.е l=f(R_e).Этот режим имеет место при 2300<R_e<10⁵,для определения l можно пользоваться формулой Блазиуса:

.

Как показывают опыты ряда исследователей, при турбулентном течении жидкости непосредственно на стенке трубы обычно имеется ламинарный слой. Это очень тонкий слой жидкости, движение в котором происходит без перемешивания. Причём, при увеличении скорости движения потока и, следовательно, R_e , толщина ламинарного слоя уменьшается.

При этом бугорки шероховатости будут полностью выступать из ламинарного слоя и начнут оказывать влияние на величину потерь. Этот режим имеет место при

20d/K_э<R_e<500d/K_{э ,}

где К_э - эквивалентная абсолютная шероховатость.

Эта область называется «доквадратичной» или «переходной». Значение l можно определить по формуле Альтшуля:

.

При дальнейшем увеличении скорости движения ламинарный слой исчезает, бугорки шероховатости будут полностью находиться в турбулентном потоке. Здесь R_e>500d/K_э. Эта область называется областью автомодельности или режимом «квадратичного сопротивления». Значит l можно определить по формуле Шифринсона.

.

Таким образом, путём сравнения численного значения отношения K_э/d c числом R_e можно установить границы областей (режимов) турбулентного течения в шероховатых трубах.

Измерительные приборы

Мерный бак, секундомер, пьезометры, термометр, линейка.

Схема установки

1. Напорный резервуар;

2. Участок трубы, на котором определяется коэффициент Дарси-Вейсбаха λ, труба установлена горизонтально;

3. Пьезометры;

4. Мерный бак;

5. Регулировочный вентиль;