Описание установки

Рабочий участок гидростенда представляет собой горизонтальную трубу постоянного сечения, в которую вмонтирована диафрагма 2 (рис.5.2) . Для измерения перепада пьезометрических напоров в сечениях до и после диафрагмы установлены пьезометры. Изменение расхода воды производится вентилем 18 (рис.1.1). Расход воды определяется объемным способом с помощью мерного бачка и секундомера.

Порядок выполнения работы

1. При закрытых вентилях 6 и 7 включить насос 9 и плавно открывая краны 8 и 18 (рис.1.1), установить режим течения, при котором показания манометра 1 сохраняется постоянным.

2. Записать показания пьезометров 3 и 4. При небольших колебаниях показаний их усредняют и полученный средний результат записывают.

3. Определить расход воды, для чего с помощью секундомера определить время τ заполнения мерного бачка 20 водой объемом V литров. Записать показания приборов.

Рис.5.2 Схема рабочего участка гидростенда для тарировки диафрагмы

4. Измерить температуру воды, t ⁰С.

5. Регулируя вентилями 8 и 18, сменить режим течения, постепенно увеличивая расход воды. При этом необходимо следить за постоянством показания манометра I.

Повторить опыт (п. 2-5) для нескольких расходов воды.

6. Записать данные эксперимента в протокол.

Протокол эксперимента

Режим

Экспериментальные данные

h1

h2

Δh

τ

tB

D

d

F

FD

Re

Q

μ

V

мм. вод. ст.

с

0С

м

м

м2

М2

м3/с

м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Методические указания по обработке опытных данных

I. Объемный расход воды м^э/с, где V – замеренный объем воды, м³; τ - время заполнения бачка замеренным объемом воды, с.

2. Среднемассовая скорость воды в трубопроводе

, м/с

где F₁=F - площадь поперечного сечения трубы, м².

3. Разность пьезометрических напоров в сечениях до и после диафрагмы:

, м

3. Коэффициент расхода диафрагмы:

где F_d - площадь проходного сечения диафрагмы, м²; q = 9,81 м/с²

5. Кинематический коэффициент вязкости ν определяется по температуре t_В °С воды.

Число Рейнольдса

где D - диаметр трубы, м; V - среднерасходная скорость потока воды, в трубе, м/с; ν - кинематический коэффициент вязкости воды, м²/с.

Содержание отчета

1. Протокол эксперимента со схемой установки.

2. Графики зависимости коэффициента расхода диафрагмы от числа Рейнольдса, .

3. Определение по графику нижней границы квадратичной зоны .

4. Выгоды.

Контрольные вопросы

1. На каком принципе основано измерение расхода по перепаду статических напоров.

2. Как производится тарировка расходомера Вентури.

3. Опишите схему лабораторной установки и порядок выполнения работы.

Литература: [1, c.52]

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. -М.: Машиностроение: 1982, -424 с.

2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. -М: Машиностроение, 1974. - 672 с.

3. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач. /Под. ред. С.С.Руднева и Л.Г. Подвидза. -М: Машиностроение, 1974. . -416 с.

Лабораторная работа 6

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ГИДРОСТАТИКИ

Цель работы: экспериментальное подтверждение основного уравнения гидростатики

Описание рабочего участка лабораторной установки

Для любых точек жидкости, рис.6.1 находящейся в состоянии покоя, под действием сил тяжести, справедливо выражение (6.1) называющееся полным гидростатическим напором и обозначающееся Н:

(6.1)

Уравнение (6.1) называется основным уравнением гидростатики, а члены, входящие в него имеют геометрическое и энергетическое толкование. С геометрической точки зрения здесь Z_i - геометрическая высота, или расстояние от выбранной горизонтальной плоскости сравнения (0—0) рис.6.1 до рассматриваемой точки по вертикали, м; - пьезометрическая высота, или высота жидкости в пьезометре, м; ρ - плотность жидкости, кг/м³; . q =9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

Рис.6.1 Покоящаяся жидкость в открытом резервуаре

С энергетической точки зрения здесь: Z_i - геометрический напор, представляющий собой удельную, т.е, отнесенную к единице веса, потенциальную энергию положения, Дж/Н=Нм/Н=м (численно равен геометрической высоте); - пьезометрический напор, представляющий собой удельную потенциальную энергию давления (возможную работу сил давления), Дж/Н; Величина - - называется гидростатическим напором. Здесь: - пьезометрическая высота, измеряемая открытым пьезометром или манометром; р_ат - атмосферное давление.

Гидростатический напор отличается от полного гидростатического напора на высоту столба жидкости, соответствующую атмосферному давлению . Горизонтальная плоскость проведенная на уровне Н_s от плоскости сравнения, называется плоскостью гидростатического напора.

Записав уравнение (6.1) для двух точек, в одной из которых давление Р₀ - известно и перегруппировав члены можно получить (рис.6.1)

;

(6.2)

С учетом, того что - глубина погружения точки, получим из (6.2) математическое выражение закона Паскаля:

(6.3)

где р₀ - внешнее давление, в открытых сосудах оно равно атмосферному, Р₀=Р_ат. Из (6.3) следует, что для любых h_i, т.е. для любой точки жидкости, внешнее давление передается без изменений.

Лабораторная установка (рис.6.2) представляет собой резервуар, I, заполненный частично жидкостью (водой) и снабженный манометрами. Манометры М₁ и М₂ – служат для измерения избыточного давления; манометр М₀ - избыточное внешнее давление. Сжатый воздух от компрессора, подается в верхнюю часть резервуара. Связь резервуара с атмосферой (для выполнения условия Р₀=Р_ат при отключенном компрессоре) осуществляется с помощью вентиля 2. Высота уровня жидкости в резервуаре определяется по водомерной трубке 3.

Рис.6.2 Экспериментальная установка для проверки основного уравнения гидростатики