Заполнение протокола и обработка результатов измерений

- выполняется шесть замеров при разных значениях расхода жидкости в испытуемом трубопроводе; заполняются колонки Q_1, Q_2, , , , ;

- используя таблицы тарировки, определяют в каждом опыте расход жидкости Q (л/с);

- используя значения , , , строят линию пьезометрического уклона, графически уменьшая погрешности измерений, и определяют потерю напора на базе между первым и четвертым пьезометрами; результат записывают в колонку .

- используя формулу (3.3), по результатам каждого опыта находят коэффициент гидравлического трения по данным эксперимента и заполняют колонку таблицы;

- рассчитывают коэффициент гидравлического трения по формулам (3.4);

- сравнивают и , вычислив расхождение в процентах δ%, или отражают результаты эксперимента на графике Никурадзе;

Составить отчет по работе и защитить его.

Пример

Как пример покажем обработку единичного опыта.

Результаты опыта на трубе диаметром при температуре жидкости 20 ⁰C, атмосферном давлении 0,1 МПа и вязкости воды 10^-6 м²/с представлены в табл.3.2.П.

Табл.3.2.П Результаты измерений

d= 16 мм

t= 20oC

pатм= 0,1 МПа

ν= 0,000001 м2/с

№ п/п

Q1, дел

Q2 дел

, мм

мм

, мм

, мм

, мм

Q1, л/с

Q2 л/час

Q, л/час

1

20

232

215

205

201

31

602

602

Для уменьшения погрешности измерений построим линию пьезометрического напора по длине трубы (рис. 3.5 ) и определим потерю напора между первым и четвертым сечениями .

Воспользовавшись таблицами тарировки, находим расход жидкости Q, скорость потока V, число Рейнольдса Re и другие параметры, указанные в таблице 3.3.П. При выборе расчетной формулы для λ руководствуемся значениями Re, 100·(d/∆), 500·(d/∆) и условиями применимости формул (3.4).

Табл. 3.3.П Обработка результатов измерений

№ п/п	Q , л/с	V, м/с	Re	log Re		100·	500·			log	log
1	0,167	0,831	13314	4,124	1600	160000	800000	0,0294	0,0282	0,468	0,450

Оцениваем расхождение экспериментальных и расчетных значений коэффициента гидравлического трения в каждом опыте:

Отмечаем расчетные и экспериментальные точки для и на графике Никурадзе.

Делаем выводы о качестве результатов опыта (опытов).

Лабораторная работа №4

Определение коэффициента местных потерь на внезапном расширении

Цель работы:

1. Экспериментально определить потери напора на местном сопротивлении типа «внезапное расширение» при разных скоростях потока (расхода жидкости).

2. По результатам эксперимента, полученным при выполнении п.1, установить значение коэффициента местных потерь для использованного местного сопротивления.

3. Сравнить полученное значение коэффициента местных потерь с расчетным значением по теоретической формуле Борда.

Краткие сведения из теории

Местными гидравлическими сопротивлениями называют любые участки гидравлической системы, где имеются резкие изменения размеров поперечного сечения канала, по которому движется жидкость, резкие повороты канала, элементы управляющей и запорной арматуры, установленные для регулирования направления потока и расхода жидкости.

Рис. 4.1 Течение потока на местном сопротивлении «внезапное расширение»

Потери напора на местном сопротивлении принято определять по формуле Вейсбаха

,

(9.1)

где – коэффициент местного сопротивления;

– кинетический напор в сечении за местным сопротивлением, как правило.

Коэффициент местного сопротивления зависит от геометрической формы и размеров сечения канала в рассматриваемом элементе гидравлической системы. Теоретическое определения коэффициента в большинстве случаев затруднительно и его устанавливают по результатам экспериментальных исследований.

Теоретически определить коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении потока можно по формуле Борда

где - скорость потока до и после внезапного расширения.

Если отнести потерю напора к кинетическому напору потока после внезапного расширения, то

здесь площадь живого сечения до и после внезапного расширения, тогда

Схема лабораторной установки

В трубу переменного внутреннего диаметра ( ) поступает от насосной станции жидкость (вода) в количестве .

По длине трубы в одиннадцати сечениях подключены пьезометрические трубки для измерения пьезометрического напора в сечениях. Внезапное расширение канала происходит между 4-ым и 5-ым сечениями. Установившийся режим течения наблюдается между 1-ым и 4-ым сечениями (при диаметре ) и между 9-ым и 11-ым сечениями (при диаметре ). Это фиксируется по регулярному падению напора на участках постоянного диаметра.

Рис. 4.2 Схема лабораторной установки

Потерю напора на местном сопротивлении можно определить по показаниям пьезометрических трубок, используя уравнение Бернулли. При этом в местное сопротивление неизбежно придется включить часть трубопровода диаметром . От того какая длина трубы включается в местное сопротивление будет зависеть определяемая величина потери напора, относимая на местное сопротивление. При обработке результатов измерений, полученных при проведении лабораторной работы, к местному сопротивлению «внезапное расширение» будем относить часть трубопровода длиной ≈(100 … 140) мм (в зависимости от графика изменения пьезометрического напора).