Лабораторные курс 1 / Лабораторная работа №206

Определение потерь напора по длине

Лабораторная работа №206

Освоение экспериментального и расчетного способов определения потерь напора на трение по длине.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель работы:_________________________________________________________________

Устройство 4 из портативной лаборатории Капелька.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оборудование:______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ход работы.

Рисунок 1 — Схема: 1,2 - баки; 3,4 — опыт­ные каналы переменного и постоянного сечения; 5 - уровне мерная шкала; I-V – пьезометры

1. При заполненном водой баке 1 поставили устройство на стол баком 2.

2. Сняли показания пьезометров I-V:

I = 7;

II = 6,5;

III = 5,5;

IV = 4;

V = 3,5.

Измерили время t изменения уровня в баке на величину S = 5 см и температуру T = 22 ºС в помещении.

t = 30 сек.

3. Построили по показаниям пьезометров пьезометри­ческую линию. На этой линии выделили участок с постоян­ным уклоном (участок III-V), соответствующий равномерному течению. Определили его длину l и опытное зна­чение потерь h_δ по показаниям крайних пьезометров на нем.

Рисунок 2 - Пьезометри­ческая линия

1, 2 - пьезометрическая и напорная линии; Н₁, Н₂ - полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; h_ТР, h_д1, h_д2, h_ВС, h_Р, h_С - потери напора: суммарные, по длине на 1^ом и 2^ом участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужения.

4. Нашли число Рейнольдса и расчетное значение по­терь напора h*_δ по порядку, указанному в таблице 1, и относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь напора.

h_δ = P₃/(ρg) – P₅/(ρg) = 5,5/1000·981-3,5/1000·981=1,96см

υ = 17,9/(1000+34T+0,22T²) =17,9/(1000+34*22+0,22*22^2)=0,0097см²/с

Re=Vd/v=56*0,5/0,0092=3043,48

λ=64/Re=64/3043,48=0,021

λ = 0,316/Re^0.25=0,316 / (3043,48)^0.25=0,0425

λ = 0,11(68/Re+Δ/d)^0.25=0,11(68/3043,48+0,001/0,5) ^0.25=0,0434

h*_δ = λ(l/d) V²/(2g)=0,04*(8/0,5)*56^2/(2*981)= 1,02см

δ_h = (h_δ - h*_δ)/ h_δ =(1,96 - 1,02)/ 1,96 =0,48

Потери напора по длине вызваны тормозящим действием стенок, приводящим к вязкостному трению частиц и стружек жидкости друг о друга вдоль трубопровода.

Таблица 1

№ п/п	Наименование величин	Обозначения, формулы	Значения величин
1	2	3	4
1.	Показания пьезометров, см	P1/(ρg), …, P5/(ρg)	I=6,9; II=6,4; III=5,4; IV=3,9; V=3,4.
2.	Длина участка с равномерным движением, см	l	8
3.	Опытное значение потерь напора по длине, см	hδ = P3/(ρg) – P5/(ρg)	1,96
4.	Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с Число Рейнольдса	υ = 17.9/(1000+34T+0.22T2)	0,0097
5.	Коэффициент трения при	Re = Vd/υ	3043,48
6.	Re<2300 2300<Re<10d/Δ Re>10d/Δ	λ = 64/Re λ = 0.316/Re0.25 λ = 0.11(68/Re+Δ/d)0.25	0,021 0,0425 0,0434
7.	Расчетное значение потерь напора по длине, см	h*δ = λ(l/d) V2/(2g)	1,02
8.	Относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь	δh = (hδ - h*δ)/ hδ	0,48

d =0,5 см; ω = 0,25 см²; A = 21 см; В = 4 см; Т = 22^оС; S = 5 см; t = 30 с; ABS/t = 14 см³/с;

V = Q/ω = 56 см/с.

Вывод: в ходе лабораторной работы научились определять потери напора на трение по длине экспериментальным и расчетным способом. Потери напора по длине вызваны тормозящим действием стенок, приводящим к вязкостному трению частиц и стружек жидкости друг о друга вдоль трубопровода.