5. Контрольные вопросы

1. В чем заключается цель работы и порядок ее проведения?

2. При каких условиях труба называется гидравлически гладкой и гидравлически шероховатой?

3. Объясните структуру ламинарного и турбулентного потока.

4. От каких параметров зависит толщина ламинарной пленки?

5. Объясните определяющее значение ламинарной пленки в законе сопротивления при турбулентном режиме?

6. Что понимается под эквивалентной абсолютной и относительной шероховатостью трубы?

7. Почему квадратичная зона сопротивления названа квадратичной, переходная – переходной, а гладкостенная – гладкостенной?

8. Объясните определение по графику Мурина.

Рис. 5. Коэффициент сопротивления терния в стальных трубках

в зависимости от и относительной шероховатости

Рис. 6. Вязкость воды в зависимости от температуры

Лабораторная работа № 3 Потери напора при внезапном расширении

1. Цель и содержание работы.

Цель работы заключается в определении напора и гидравлического коэффициента местного сопротивления при внезапном расширении трубы.

Схема потока при внезапном расширении трубопровода на рисунке 7.

Рис. 7. Схема потери напора при внезапном расширении: – площадь и средняя скорость до расширения потока; – площадь и средняя скорость за расширением на добавочном расстоянии

Местные потери принято определять формулой Вейсбаха:

,

где – гидравлический коэффициент сопротивления при внезапном расширении, безразмерная величина, зависящая от вида сопротивления и числа Рейнольдса .

В квадратичной зоне гидравлического сопротивления при внезапном расширении определяется формулой Борда, выведенной теоретически:

.

Согласно которой, потери при внезапном расширении равны скоростному напору потерянной жидкости. Используя уравнение постоянства потока , формулу Борда можно представить в виде формулы Вейсбаха:

,

где .

В квадратичной зоне гидравлического сопротивления при больших числах Рейнольдса не зависит от числа Рейнольдса . При малых значениях числа Рейнольдса зависит от вида сопротивления и от числа Рейнольдса .

Потери при внезапном расширении состоят из двух составляющих: местные потери и потери на трение на контрольном участке. Разделить их возможно только на специально оборудованной лабораторной установке. Данная лабораторная установка позволяет определить только полные потери, включая как местные, так и на трение.

Потери напора определяются уравнением Бернулли для потока вязкой жидкости при турбулентном режиме:

,

,

где – пьезометрические высоты;

– скоростные напоры.

Полные динамические напоры:

,

,

.

Гидравлический коэффициент сопротивления при внезапном расширении из формулы Вейсбаха:

2. Порядок проведения работы

Работа выполняется на модуле М2. Структурная схема представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Потери напора при внезапном расширении

Для выполнения работы необходимо:

1. Включить насос Н1 на панели управления.

2. Установить наибольший возможный расход с помощью вентилей В1 и В2, и выходного вентиля В4.

3. Записать показания ротаметров РТ1 и РТ2 при установившемся потоке.

4. Снять показания пьезометров (пьезометрических высот) и занести в протокол.

5. Определить расходы ротаметров РТ1 и РТ2 по графической зависимости расхода от показаний ротаметра и просуммировать расходы.

6. Все величины занести в таблицу.

7. Повторить измерения при уменьшенном среднем и при наименьшем расходе.