Определнние коэффициентов местных сопротивлений

Цель работы - экспериментальное определение коэффициентов местных сопротивлений.

Теоретические сведения

В гидравлических расчетах обычно определяется два вида потерь напора; потери по длине трубопровода и местные потери. При движении жидкости по трубопроводу возникают силы трения жидкостью и стенками трубопровода, которые приводят к потерям напора но длине трубопровода. Величину потерь в этом случае определяют по формуле Вейсбаха-Дарси (26). Потери напора по длине трубопровода зависят не только от геометрических характеристик трубопровода, но также и от режима движения жидкости, т.е. от критерия Рейнольдса и от относительной шероховатости трубопровода.

Местными сопротивлениями называются такие участки трубопровода, на которых происходит резкое изменение конфигурации потока, например, при поворотах, при расширениях и сужениях, в местах присоединения кранов, вентилей, задвижек, датчиков измерительных приборов, клапанов и т.п. вследствие чего возникают отрывы потока жидкости от стеной, трубопровода, приводящие к вихреобразованию.

Особое значение потери в местных сопротивлениях приобретает для коротких трубопроводов, в которых имеется большое количество различных изменений площади сечений потока, поворот, запорный и регулирующих устройств. К подобному типу трубопроводов относятся, например, трубопроводы топливных, гидравлических и масляных систем. Потери напора в местных сопротивлениях возникаю в результате затраты энергии на образование вихрей и нагрев жидкости.

Величина потерь напора и местном сопротивления определяется как доля скоростного напора непосредственно за местным сопротивлением иди перед ним

Величина безразмерного коэффициента местного сопротивления ξ зависит от конструкции устройства и движения жидкости. Для турбулентного движения коэффициент ξ практически не зависит от критерия Рейнольдса и потери энергии в сопротивлении пропорциональны квадрату скорости потока.

Вследствие сложности процессов, протекающих в местных сопротив­лениях, теоретически определить коэффициенты местных сопротивлении не представляется возможным. Поэтому коэффициенты находят, как правило, опытным путем.

Потери напора в местном сопротивлении определяются как. Разность полных удельных энергий жидкости до и после местного сопротивления. Полная удельная энергия потока равна

Так как участок горизонтальный, то Z_t=Z₂ турбулентного. режима движения жидкости α₁=α₂=1. Таким образом, потери напора будут равны

Разность пьезометрических высот определяется по показаниям дифманометра /пьезометров/, а потери по уравнению

Средние скорости жидкости в соответствующих сечениях вычисляются по расходу и площади поперечного сечений

Значения коэффициентов, местных сопротивлений подсчитывают, пользуясь формулой (23)

Описание установки

Схема установки (рис.5), а также ее описание, приведены в лабораторной работе 5.

Порядок проведения работы

1. При полностью закрытых вентилях 8,9,11 и 12 открыть вентиль 10.

2. Не допуская перелива болы через концы пьезометров, подсоединенных к патрубкам 16 на трубе 5. открыть вентиль 21 н установить максимальный расход.

3. Снять показания дифманомсгров /пьезометров/

4. Регулирующим вентилем 21 установить минимальный расход воды, при котором можно сделать отсчет по днфманометрам /пьезометрам/, подключенным к патрубкам 16 на трубе 5 г и снять показания.

5. Разбить участок медузу максимальным к минимальным расходами па четыре части и провести еще три опыта для полученных граничных расходов.

6. Закрыть вентиль 21, а затем и вентиль 10. ЗАПРЕЩАЕТСЯ закрывать вентили 8-12 при открытом вентиле 21.

7. Повторить эксперимент по пунктам 1-6 для труб 6 и 7.

8. Если расход воды измеряется при помощи мерного бака то необходимо замерить объем бака и время его заполнения для каждого опыта. Расход роды при этом устанавливается по показаниям дифманометра /пьезометров/, подключенных к патрубкам 16, расположенным на исследуемом трубопроводе.

Обработка экспериментальных данных

1. По показаниям дифманометра /пьезометров/ 22 определить расход

воды.

2. По формуле (26) рассчитать значения средних скоростей.

3. Для каждого опыта рассчитать критерий Рейнольдса.

4. По формуле (25) определить потери напора.

5. Определить коэффициент местного сопротивления по формуле (27).

6. Построить график зависимости ξ=f(R_e).

7. Опытные и расчетные данные занести в таблицу 8.

табл. 8

Местные сопротивления	Расход Q, м3/с	№ опыта	Δh, м	U1, м/с	U1, м/с	v, м/с2	Re	Hmc, м	ξ

Контрольные вопросы

1. Что называется местным сопротивлением?

2. Как рассчитываются потери в местных сопротивлениях?

3. Что такое коэффициент местного сопротивления?

4. От каких факторов зависит величина коэффициента местного сопротивления?

Лабораторная работа 7