Описание опытной установки
Принципиальная схема специализированной установки для изучения уравнения Бернулли приведена на рисунок 2.1. Она включает напорный резервуар, трубопровод с экспериментальным участком, мерный бак. Экспериментальный участок - переменного сечения (плавное расширение переходит в плавное сужение), смонтирован горизонтально. В его пяти характерных сечениях установлены ниппели статического давления (для определения пьезометрического напора) и гидрометрические трубки (для определения полного напора), которые короткими резиновыми шлангами соединены с пьезометрами. Для снятия показаний последние снабжены сантиметровой шкалой. Расход воды в трубопроводе устанавливается вентилем и определяется объемным способом с помощью мерного бака. Универсальный стенд (рисунок 2.2) имеет такую же конструктивную схему. Его отличительная особенность – наклонно установленный трубопровод с прозрачной вставкой из оргстекла в виде внезапного сужения - расширения. В контрольных сечениях экспериментального участка установлены ниппели статического давления, соединенные шлангами с пьезометрами.
Порядок проведения работы
а) напорный бак заполняют водой до постоянного уровня; б) кратковременным открытием вентиля экспериментального трубопровода установку приводят в действие (2-3 раза) для удаления из нее воздуха. При закрытом вентиле уровень воды в пьезометрах должен быть одинаковый; в) в трубопроводе устанавливают расход жидкости, обеспечивающий наглядность наблюдений, и для заданного режима определяют: - показания пьезометра; - время заполнения мерного бака.
Обработка опытных данных
При работе на специализированной установке по данным измерений вычисляют: - средний за время опыта расход воды Q = W/T, (2.2) где W – объем мерного бака, заполняемый за время Т; - среднюю по сечению скорость движения u = Q/w, (2.3) где w – площадь поперечного сечения трубопровода; - скоростной напор а) по показаниям приборов Н'ск = Н – Нп, (2.4) где Н, Нп – соответственно полный и пьезометрический напоры;
б) по средней скорости Нск = au2/2g, (2.5) - потери напора между сечениями h1-2 = Н1 – Н2 (2.6) где Н1, Н2 – полные напоры в смежных сечениях. Данные измерений и вычислений представляют в форме таблицы 2.1.
Таблица 2.1. Определение напоров
При работе на универсальном стенде расход Q и среднюю скорость u находят аналогично. Затем вычисляют скоростной напор Нск=au2/2g (принимают a»1) и полный напор Н = Нп+Нск. Результаты опыта представляют в форме таблицы 2.2.
Таблица 2.2. Определение напоров
На миллиметровой бумаге вычерчивают схему экспериментального участка, наносят контрольные сечения и для них по данным таблицы 2.1 или таблицы 2.2 вертикально вверх в масштабе откладывают значения пьезометрического и полного напоров. Соединив концы отрезков, получают напорную и пьезометрическую линии.
Анализ результатов. Выводы по работе Приводится анализ графика напоров. Дается заключение о характере изменения вдоль потока полного, пьезометрического и скоростного напоров с соответствующими пояснениями. КонтРольные вопросы
1. В чем заключается физический смысл уравнения Бернулли? 2. Поясните понятия геометрического, пьезометрического и полного напоров? 3. Как можно рассчитать и опытным путем найти пьезометрический, скоростной и полный напоры? 4. Что показывают напорная и пьезометрическая линии? 5. Чем обусловлен характер изменения вдоль потока полного, пьезометрического и скоростного напоров? 6. За счет какой энергии движущейся жидкости преодолеваются гидравлические сопротивления? Лабораторная работа №3 Изучение режимов движения жидкостей Общие сведения
При движении жидкости в трубопроводе (канале) возможны два режима течения: ламинарный и турбулентный. Ламинарный режим характеризуется слоистым, упорядоченным движением, при котором отдельные слои жидкости перемещаются относительно друг друга, не смешиваясь между собой. Струйка краски, введенная в ламинарный поток воды, не размывается окружающей средой и имеет вид натянутой нити. Для турбулентного режима характерно неупорядоченное, хаотическое движение, когда частицы жидкости перемещаются по сложным, все время изменяющимся траекториям. Наличие в турбулентном потоке поперечных составляющих скорости обуславливает интенсивное перемешивание жидкости. Окрашенная струйка в этом случае самостоятельно существовать не может и распадается в виде завихрений по всему сечению трубы. Опытами установлено, что режим движения зависит от средней скорости u, диаметра трубы d, плотности жидкости r и ее абсолютной вязкости m. Для характеристики режима принято использовать совокупность этих величин, составленных определенным образом в безразмерный комплекс – число Рейнольдса Re = , (3.1) где n = m/r - кинематический коэффициент вязкости. Число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного течения к турбулентному, называется критическим и обозначается Reкр. Следует подчеркнуть, что в силу неустойчивости течения жидкости на границе ламинарного и турбулентного режимов величина Reкр не является строго определенной. Для цилиндрических труб при движении воды с учетом условий входа потока, шероховатости стенок, наличия первоначальных возмущений Reкр=580-2000. В расчетах обычно принимают Reкр»2300. При Re<Reкр режим движения ламинарный, а при Re> Reкр – турбулентный. В большинстве технических приложений, связанных с движением маловязких сред (вода, воздух, газ, пар), реализуется турбулентный режим – системы водоснабжения, вентиляции, газоснабжения, теплоснабжения. Ламинарный режим имеет место в пленочных теплообменниках (при стекании конденсатной пленки под воздействием силы тяжести), при фильтрации воды в порах грунта, при движении вязких жидкостей по трубопроводам.
Цель работы
Визуальными наблюдениями установить характер движения жидкости при различных режимах; усвоить методику расчетного определения режима давления; для опытной установки определить критическое число Рейнольдса.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (474)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |