Последовательность наблюдения и обработка результатов наблюдения

4.1.Изобразить схему установки. Измерить длину опытного участка трубы и внутренний диаметр.

4.2.Открыть задвижку у напорного бака и вентили на отводах к пьезометрам 11 и 12, выпустить воздух из резиновых колен, соединяющих пьезометрические трубки с трубопроводом.

4.3.Включить центробежный насос (включается лаборантом или преподавателем) для подачи воды в главный напорный бак.

4.4.Открыть вентиль, определить расход объёмным способом.

4.5.После того как, уровень воды в пьезометрах установиться, снять показания пьезометров и определить разность пьезометрических высот.

4.6.Вычислить живое сечение потока, среднюю скорость движения воды в опытном участке трубопровода и найти величину у дельной кинетической энергии.

4.7.Определить величину коэффициента сопротивления трения пользуясь формулой Дарси-Вейсбаха.

.

4.8.Измерить температуру воды и вычислить значения числа Рейнольдса (см. лабораторную работу №3) для выяснения режима течения жидкости, выявления зоны сопротивлений и выбора соответствующей формулы для подсчёта коэффициента Дарси по эмпирическим формулам других исследователей.

4.9.Произвести аналогичные измерения для 4-5 других значений расходов. Результаты заносим в таблицу 1.

4.10.Полученные значения наносятся на график .

4.11. По формулам различных исследователей подсчитать значение “λ” занести в таблицу 2.

5.Контрольные вопросы

5.1. Что такое область гидравлически гладких труб?

5.2. Что такое квадратичная и доквадратичная область?

5.3. Как влияет шероховатость стенок труб на коэффициент гидравлического сопротивления?

5.4. Что такое число R_e и как оно влияет на потери напора?

5.5. Что такое относительная шероховатость?

5.6. Нарисуйте и объясните график Мурина?

Литература

6.1. Кедров В.С., Калицун В.И. Гидравлика, водоснабжение и канализация. М; Стройиздат,1972, стр 56-60

6.2. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Машиностроение, 1982, стр 82-91

Результаты измерений

Таблица 1

№№	Объём вытекаю-щей жидкости W	Время наполнения сосуда t	Расход Q	Скорость	Показания пьезометров	Потеря напора	Re	Коэф λ
V11	V12

Таблица 2

Лабораторная работа №5

Определение коэффициента местных сопротивлений

При движении жидкости по трубам

Цель работы

Проверить соответствие значений коэффициентов местных сопротивлений, приведенных в справочниках, их величинам, определенным в опыте.

Введение

Местные сопротивления представляют собой короткие участки трубопроводов, на которых скорости потока изменяются по величине или направлению в результате изменения размеров или деформации потока в местных сопротивлениях называют местными потерями напора.

Местные сопротивления подразделяются на простые и сложные. К простым сопротивлениям относятся: внезапное сужение и расширение потока, поворот русла. К сложным – сопротивления, представляющие собой комбинацию простых местных сопротивлений (задвижка, клапан и т.д.). В зависимости от факторов вызывающих потери напора, в местных сопротивлениях различают потери трения и вихревые потери. Потери на трение вызываются торможением потока стенами. Вихревые потери связаны с отрывами потока от стенок, происходящими при изменении конфигурации русла. Возникающие при этом интенсивные вихреобразования приводят к сильному возрастанию местной потери энергии (местное сопротивление типа внезапное расширение).

При движении жидкости в изогнутых каналах возникает неравномерность скоростей в сечениях потоков, которая увеличивает потери и, кроме того, может приводить к отрывам потока от стенок.

Местные потери напора выражаются формулой

,

где ζ- коэффициент местного сопротивления;

V-средняя скорость потока за местным сопротивлением или до него.

Ввиду большой сложности потока в местных сопротивлениях значение ζ, как правило, определяются опытным путём, однако, для некоторых типов местных сопротивлений они могут быть получены аналитически. В общем виде:

.

Характер влияния числа R_e определяется режимом движения жидкости. Резкая местная деформация потока усиливает тенденцию к поперечному перемешиванию частиц и нарушает упорядоченность их движения. Поэтому в большинстве местных сопротивлений ламинарный режим наблюдается при очень малых значениях числа R_e. При этом движение происходит без отрыва от стенок, а местные потери напора оказываются пропорциональными первой степени скорости, при этом

.

При больших числах R_е>R_кр поток полностью становится турбулентным, в пределах этого режима зависимость ζ от R_е является очень слабой.

Влияние относительной шероховатости D/d проявляется в местных сопротивлениях R_е (главным образом в квадратичной области сопротивления). Увеличение R_е ведет к возрастанию ζ, которая существенно в тех случаях, когда местная потеря напора обусловлена тормозящим действием стенок на поток.

Если местные сопротивления расположены последовательно на близких расстояниях и в разделяющем их участке трубопровода не успевает произойти стабилизация потока, следует учитывать взаимное влияние местных сопротивлений. Расстояние, на котором поток за местным сопротивлением успевает стабилизироваться, существенно зависит от вида местного сопротивления. В обычных случаях длина участка равная 10d оказывается достаточной, чтобы рассматривать местные сопротивления, как работающие независимо.

Измерительные приборы

Мерный бак, секундомер, пьезометры, линейка.