Отчет по работе

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Обработку результатов опыта.

6. Определение погрешности измерений основных величин.

Выводы.

Лабораторная работа №2 построение напорной и пьезометрической линий трубопровода

Цели работы:

• Изучение уравнения Бернулли;

• Уяснение физической сущности полного напора и составляющих его скоростного (динамического), пьезометрического и геометрического напоров;

• Экспериментальное определение напорной и пьезометрической линий трубопровода.

Теоретические основы:

Уравнение Бернулли играет важнейшую роль в гидравлике. Оно необхо­димо для решения целого ряда практических инженерных задач.

Для струйки вязкой несжимаемой жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид:

(5)

где Z₁ - высоты расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 1-1;

Z₂ - высоты расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 2-2;

P₁ - давления в центре тяжести сечения 1-1;

P₂ - давления в центре тяжести сечения 2-2;

u₁ - скорости течения жидкости в сечение 1-1;

u₂ - скорости течения жидкости в сечение 2-2;

ρ - плотность жидкости;

h_1,2 - потеря напора при перемещении жидкости из сечения 1-1 в сечение 2-2.

Величина называется полным гидравлическим напором струйки в соответствующем сечении.

Слагаемые напора:

- геометрическая высота или геометрический напор;

- пьезометрическая высота или пьезометрический напор;

- скоростная высота или скоростной напор;

- гидростатический напор.

Для потока вязкой несжимаемой жидкости уравнение Бернулли записывается в виде:

(6)

где υ₁ - средние скорости потока жидкости в сечении 1-1;

υ₂ - средние скорости потока жидкости в сечении 2-2;

α - коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скоростей в живом сечении. Его вели­чина зависит от формы эпюры скорости и всегда больше единимы. Для ламинарного течения в круглых трубах α =2, для турбулент­ного течения коэффициент Кориолиса обычно принимает значение в пре­делах α = 1,05 - 1,1.

Для определения средней скорости потока υ в сечении необхо­димо использовать одно из основных уравнений гидродинамики - урав­нение неразрывности (постоянство объемного расхода вдоль потока несжимаемой жидкости):

(7)

где S₁, S₂-площади сечений потока.

Из уравнений (5) и (6) следует, что все члены уравнения Бернулли имеют линейную размерность. Однако им можно придать и энер­гетический смысл.

Действительно, если масса жидкости m поднята на высоту Z над некоторой плоскостью (плоскостью сравнения), то в поле силы тя­жести она обладает потенциальной энергией положения тgZ. Отнеся эту энергию к весу жидкости, найдем, что величина Z представляет собой удельную потенциальную энергию положения. - удель­ная потенциальная энергия давления жидкости, так как частица жид­кости массой m при давлении P обладает способностью подняться на высоту и приобрести энергию положения тg (если отнести эту величину к весу жидкости тg, то получим ); - удельная кинетическая энергия жидкости. Следовательно, полный гидродинамический напор потока пред­ставляет собой полную удельную механическую энергию потока жидкости в данном сечении, а величина h_1-2 - уменьшение удельной механичес­кой энергии потоки на участке между сечениями 1-1 и 2-2, происходящее в результате работы сил вязкостного трения, сопровождающейся необ­ратимым переходом части механической энергии в тепловую. Таким обра­зом, энергетический смысл уравнения Бернулли для потока (струйки) реальной жидкости заключается в том, что оно является уравнением ба­ланса энергии с учетом потерь. Если на участке потока уменьшается скорость (кинетическая энергия), то, согласно уравнению Бернулли, на этом участке должно соответственно возрасти давление (потенциальная энергия).

Экспериментальная часть:

Объектом исследования является участок трубопровода аб (внутренний диаметр трубопровода - 6 мм). К пяти сечениям трубопровода подключены манометры.

Для проведения эксперимента необходимо:

1. включить питание стенда;

2. включить, нажав кнопку «Пуск», электродвигатель;

3. тумблер Р1 переключить в верхнее положение;

4. дать возможность поработать стенду в течение 5 – 6 минут;

5. для двух значений расхода (настроек регулятора расхода РР) произвести измерения давлений (по манометрам МН1-МН5). Также необходимо уже описанным выше способом измерить расход и температуру рабочей жидкости.

После проведения экспериментов необходимо отключить питание секундомера, выключить электродвигатель и отключить питание стенда.

Обработка результатов опыта:

1. Определяем расходы жидкости:

   (8)

2. Рассчитываем средние скорости потока в каждом сечении:

   (9)

3. _{Определяем кинематическую вязкость масла:}

   ν = 11,8·10-6 (50/ Т)1,79

   (10)

4. _{Определяем числа Рейнольдса Re по формуле:}

   (11)

5. _{По величинам Re определяем режимы течения жидкости и значения коэффициента α.}

6. _{Находим пьезометрические напоры.}

7. _{Находим скоростной напор для первого сечения.}

8. _{Рассчитываем полный напор для данного режима течения.}

9. _{Пренебрегая потерями напора в выражении (6), т.е. считая H=const, рассчитываем значения скоростных напоров в остальных сечениях трубопровода.}

10. _{Строим диаграммы геометрического, пьезометрического, скоростного и полного напоров для двух значений расхода в зависимости от расстояния l от первого сечения вдоль трубы.}

Таблица 2

№ сеч.	1	2	3	4	5	Примечание
Z, м						ρ=920кг/м2
l, м

Таблица 3

№	W, м3	Q, м3/с	Р1, МПа	Р2, МПа	Р3, МПа	Р4, МПа	Р5, МПа	tж, ºC	t, с	V, м/с	ν, м2/с
1
2

Таблица 4

№	P1/ρg, м	P2/ρg, м	P3/ρg, м	P4/ρg, м	P5/ρg, м
1
2

Таблица 5

№	Re	Режим течения	α	αV12/2g, м	Н, м	αV22/2g, м	αV32/2g, м	αV42/2g, м	αV52/2g, м
1
2