Аппаратура и материалы

Опыты проводятся на универсальной установке, на которой установлен составной трубопровод с вмонтированными в него моделями местных сопротивлений. Трубопровод соёдинён с приёмным и напорным баками.

Рисунок 4.4 - Схема установки для расчёта местных сопротивлений

Модели местных сопротивлений расположены в горизонтальной плоскости лабораторной установки и представляют собой последовательно расположенные 2 поворота на 90° (1), 2 поворота на 45° (2) внезапное сужение (3), внезапное расширение (4). Модели плавного сужения и расширения потоков размещены на трубопроводе переменного сечения для исследования уравнения Бернулли.

Сечения, где поток можно считать плавно изменяющимся, до и после каждого из сопротивлений соединены с пьезометрами, расположенными на пьезометрическом щите в передней части лабораторной установки.

На участке внезапного расширения составного трубопровода установлены 6 пьезометров: 1 пьезометр - на трубе малого диаметра d, 5 пьезометров - ни трубе большого диаметра (D) с целью визуального наблюдения за кривой изменения гидродинамического давления на данном участке потока жидкости.

Указания по технике безопасности

1. Лабораторная работа выполняется только после инструктажа по технике безопасности с обязательной росписью студентов в журнале по технике безопасности.

2. Допуск к приборам студентов, выполняющих лабораторную работу, осуществляется только в присутствии преподавателя.

Методика и порядок выполнения работы

1. Группа делится на 3 звена.

2. Все звенья изучают теоретический материал, методическое указание, записывают расчетные формулы и готовят таблицу измерений.

3. Первое звено проводит эксперимент по определению коэффициента местных сопротивлений при внезапном сужении потока, второе звено – при внезапном расширении потока, третье - при резком повороте потока.

Чередование экспериментов может меняться по указанию преподавателя.

№ п/п	Показатели	Местное сопротивление
		Внезапное сужение					Внезапное расширение			Поворот потока
		Сечения					Сечения			450		900
										Сечения
		1		2			1	2	1		2		1		2
1	Диаметр сечения , м
2	Площади сечений
3	Ёмкость мерного сосуда V,
4	Время наполнения мерного сосуда t, с
5	Расход воды
6	Средние скорости в сечениях
7	Показания пьезометров
8	Радиус поворота потока R, м
9	Число Рейнольдса
10	Коэффициент гидравлического трения (для плавных сужения и расширения потока)	-	-				-
11	Опытные потери напора , м
12	Коэффициент местного сопротивления (опытный),

Таблица 4.2 - Экспериментальные и расчётные данные

13	Теоретические потери напора ,м
14	Коэффициент местного сопротивления (теоретический)
15	Угол (для плавных сужения и расширения потока)

Продолжение таблицы 4.1

4. Все звенья производят расчеты, обмениваясь данными, полученными при эксперименте.

По готовности лабораторной установки к работе выполняются следующие операции:

1. измеряются показания пьезометров и диаметр сечений до исследуемого сопротивления и после него; расход жидкости, время наполнения мерного сосуда и заносятся в табл. 4.2;

2. вычисляется расход воды объемным способом, площади сечений, средние скорости, числа Рейнольдса, радиусы поворотов канала; результаты вычислений заносятся в таблицу 4.2;

3. вычисляются экспериментальные потери напора: , результаты вычислений заносятся в таблицу 4.2;

4. вычисляется коэффициенты местных сопротивлений по данным опыта (4.2) и опытные потери напора .

5. вычисляются коэффициенты гидравлического трения.

6. вычисляются углы конфузора и диффузора.

6. вычисляется теоретические коэффициенты местных сопротивлений и теоретические потери напора

7. Результаты вычислений занести в таблицу 4.2.

По результатам измерений вычислить:

- объемный расход (Q);

- кинематический коэффициент вязкости ( );

- площади сечений ( ) по формуле площади круга;

- средние скорости ( ) в сечениях;

- числа Рейнольдса (Re);

- опытные потери напора ( );

- опытный коэффициент местного сопротивления ( );

- теоретические потери напора ( );

- теоретический коэффициент местного сопротивления ( );

-. сделать выводы по полученным данным

Контрольные вопросы и защита работы

1. Какие существуют виды сопротивлений при движении жидкости? Приведите примеры и изобразите схематично.

2. Что является причиной потерь напора в каждом виде местных сопротивлений и от чего они зависят?

3. Какие факторы влияют на значения коэффициентов местных сопротивлений и как их определяют?

4. Каким образом на практике можно уменьшить значение потерь напора в каждом из видов местного сопротивления?