Министерство образования и науки Российской федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный горный университет»

Кафедра технической механики

Г И Д Р О Д И Н А М И К А

Рабочая тетрадь по лабораторным работам

Группа ____________________

Студент ____________________

____________________

____________________

Преподаватель________________

г. Екатеринбург

201 г.

Рабочая тетрадь для предназначена оформления лабораторных работ по курсам “Гидравлика”, “Гидромеханика”, “Гидравлика и гидрология”

Лабораторная работа № 1 Экспериментальное изучение уравнения Бернулли

Теоретические положения

Уравнение Бернулли для целого потока реальной жидкости:

• Геометрическое представление слагаемых уравнения Бернулли, каждого отдельно и в сочетаниях:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

• Энергетический смысл членов уравнения Бернулли:

1.

2.

3.

4.

• Физическая суть уравнения Бернулли

• Экспериментальное определение полного, статического и скоростного напоров в точке потока (в лабораторной работе трубка Пито находится в центре сечения и определяет скоростной напор по оси потока, соответствующий максимальной скорости в сечении):

Цель лабораторной работы:

Обработка экспериментальных данных

Все экспериментальные данные и результаты расчетов заносятся в табл. 1

Расход воды определяется объёмным методом:

Q = W/t.

где W – объём воды, см³;

t – время, с.

Транзитный расход Q_тр находят по объему W_тр, протекающему через счетчик воды (водомер), измеряя по секундомеру время t_тр прохождения фиксированного объема (10000 см³).

Путевой расход Q_пут рассчитывают по объёму воды в мерной ёмкости W_пут, определяя время t_пут наполнения назначенного объема (5000 см³).

1. Статический напор в сечениях – экспериментальные данные, которые снимаются по пьезометрам.

2. Площадь живого сечения ω = πd²/4, см². Значения диаметров берутся на схеме установки (рис.1.2), где они приведены в мм.

3. Средняя скорость в сечении υ = Q/ω, см/с.

4. Скоростной напор в сечении αυ²/2g, см; при α = 1,0; g = 981 см/с².

5. Полный напор в сечении получается путём суммирования статического напора (строка 1) и скоростного напора (строка 4).

6. Потери напора рассчитываются относительно сечения 1, т. е. для первого сечения h_w1 = 0, для последующих сечений из полного напора потока в первом сечении вычитается полный напор в каждом последующем сечении.

7. Скоростной напор по оси потока u²/2g = H'_ск – экспериментальные данные, которые определяются только в тех сечениях, где установлены трубки Пито. H'_ск определяется, как разность показаний трубки Пито и пьезометра.

8. Рассчитывается скорость по оси потока: см/с, здесь также g = 981 см/с²

О Таблица 1 бработка опытных данных

Объем транзитного расхода W_тр= 10000 см³; время прохождения транзитного расхода t_тр= с; транзитный расход Q_тр= см³/с

Объем путевого расхода W_пут= 5000 см³; время заполнения объема путевого расхода t_пут= с; путевой расход Q_пут= см³/с

Общий расход воды Q = Q_тр + Q_пут= см³/с; Q₁₈ = см³/с; Q₁₈ = см³/с; Q₁₉ = Q_тр=

№№ пп	Наименование параметров	Номера сечений
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
1.	Статический напор в сечении (удельная потенциальная энергия) ,см
2.	Площадь живого сечения ω, см2
3 .	Средняя скорость в сечении см/с
4.	Скоростной напор (удельная кинетическая энергия), см; α=1
5.	Полный напор в сечении (полная удельная энергия) , см
6.	Потери напора hw, см (относительно сечения 1)
7.	Скоростной напор по оси потока , см
8.	Скорость по оси потока u, см/с

140

120

100

80

60

40

20

0

1

2

3

4

5

6

8

7

9

10

12

14

16

17

18

19

Q_пут

Q_тр

плоскость сравнения

20 40 60 80 100

13

15

11

70

5 0

5 0

30

30

Рис. 1.2. Схема лабораторной установки

Построение диаграммы уравнения Бернулли

1. По данным строки 1 (табл.1) вначале строится пьезометрическая линия. Точки, соответствующие показаниям пьезометров, откладываются на линиях, проведенных через пьезометры (точками). Масштаб диаграммы 1:10, т.е. один мм соответствует одному см. На диаграмме линию необходимо подписать.

2. Второй строится линия полного напора (строка 5, табл. 1). Она проходит выше пьезометрической линии на величину скоростного напора (см. расчёт полного напора). Она также должна быть подписана

3. Проводится линия начального напора – это горизонтальная линия, проводимая на уровне полного напора в первом сечении.

4. Заштриховывается вертикальными линиями и подписывается эпюра потерь напора.

5. При построении диаграммы уравнения Бернулли необходимо соблюдать точность изображения данных на диаграмме в соответствии с данными табл.1, в частности, повышение и понижение пьезометрического (статического) напора, параллельность линий статического и полного напоров на участках постоянного диаметра.

Выводы по лабораторной работе:

• Повышение пьезометрической линии происходит на участках:

• Понижение и скачки пьезометрической линии наблюдаются между сечениями:

• Изменение пьезометрической линии на участке с путевым расходом:

• Характер изменения линии полного напора по длине трубопровода:

• Общие потери напора на экспериментальном участке:

• Резкое увеличение потерь напора на участках:

• Сравнение значений средней скорости в характерных сечениях и скорости по оси потока: