10952
.pdf
270
2 Опытная установка
Опытная установка для определения коэффициента местного сопротивления пробкового крана представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Опытная установка
Питание установки водой осуществляется по циркуляционному циклу с забором воды из подземного резервуара и сбросом воды прошедшей через установку обратно в подземный резервуар.
Установка состоит из горизонтальной трубы 1, подсоединенной стояком 2
к лабораторному баку 3, который обеспечивает поступление воды в вышеуказанную трубу под постоянным напором. Для поддержания постоянного напора в баке 3 имеется переливная перегородка (водослив) 4,
через которую излишняя вода по трубе 5 отводится в подземный резервуар.
271
На подающей трубе 6 от насоса установлена задвижка 7 для регулирования подачи воды в бак. Количество подаваемой воды во время опыта должно быть несколько больше, чем расходуется во время опыта.
Начало экспериментального участка l1 удалено от стояка 2 на расстоянии
50d для устранения влияния начального участка на результаты опытов. От конца экспериментального участка до задвижки 12 регулирующей расход,
чтобы не было влияния на экспериментальный участок принято расстояние l2 = 15d .
К исследуемой трубе l в точках а и в, расположенных на расстоянии 100d
присоединен с помощью резиновых трубок 8 дифференциальный пьезометр 9,
который во время опыта показывает потерю давления hл на этом участке.
В нижней части дифференциальный пьезометр имеет краны n1 и n2, с
помощью которых можно выключить указательные трубки дифференциального пьезометра. Это устройство позволяет более точно делать отсчеты по шкале,
для чего нужно закрыть краны и тогда колебания давления в трубе не будут передаваться на уровень жидкости в трубках дифференциального пьезометра.
Необходимо чтобы закрытие обоих кранов у дифференциального пьезометра производилось одновременно. В верхней части дифференциального пьезометра имеется кран 14 через который возможно подкачивать сжатый воздух, или выпускать его из трубок дифференциального пьезометра, устанавливая показания в них на удобную высоту.
Регулирование расхода проходящего по экспериментальному участку l
производится задвижкой 12. С помощью отсекателя 13 вода прошедшая через установку направляется в мерный бак 10 или подземный резервуар.
Измерение температуры воды производится термометром 11.
272
3 Проведение опытов
В отчетный бланк (приложение) вносятся данные об опытном
трубопроводе.
Опыты проводятся в следующей последовательности:
1.Включают насос, открывают задвижки 7 и 12. Заполняют бак 3 и через систему начинает циркулировать вода. Открытие задвижки 7 должно быть таким, чтобы количество поступающей воды в бак 3 было больше, чем требуется для проведения опыта.
2.Устанавливают уровни жидкости в пьезометрах на удобной для отсчета
высоте.
3.Закрывают задвижку 12 и проводят проверку нуля дифференциального пьезометра. Уровни в трубках должны находиться на одной высоте.
3.Закрывают задвижку 12 и проводят проверку нуля дифференциального пьезометра. Уровни в трубках должны находиться на одной высоте.
4.Открывают задвижку 12 и устанавливают расход в опытной трубе соответствующий первому опыту.
Во время производства опыта производят следующие измерения:
1. Измерение расхода производится мерным баком 10. Для этого отсекателем 13 направляют вытекающую воду в мерный бак 10 и одновременно включают секундомер. По наполнении бака 10 струю воды отсекателем 13
направляют в подземный резервуар и одновременно останавливают секундомер.
2.Измерение потерь напора hл по дифференциальному пьезометру 9.
3.Измерение температуры воды по термометру 11.
Опыты проводятся 8 – 10 раз при различных расходах.
Все данные измерений по опытам заносятся в отчетный бланк
(приложение). К отчетному бланку прилагается схема лабораторной установки и график зависимости Г.А. Мурина с нанесенными на нем опытными точками и построенной по ним кривой λ − Re . Полученное значение эквивалентной
273
шероховатости ЭКВ сравнивают с приведенным в гидравлических
справочниках.
274
Список литературы
1. Мейеров, А.С. Определение гидравлического коэффициента трения в трубопроводе : методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Гидравлика» студентами III курса / А. С. Мейеров ; Нижегор. гос.
архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2006. – 14 с.
2. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П. Г. Киселева. –
Москва : Энергия, 1972. – 312 c.
276
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА
МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
277
Введение
В учебно-методическом пособии приведена методика экспериментального определения коэффициента местного сопротивления и построение гидравлической характеристики пробкового крана.
Наблюдения показывают, что при прохождении жидкости через фасонные части и арматуру трубопроводов (краны, задвижки, повороты и т.д.)
теряется значительное количество энергии вследствие образования в потоке мертвых пространств, занимаемых водоворотами. Эти водовороты изменяют распределение скоростей в поперечном сечении потока и вообще характер движения и тем увеличивают потери. Подобного рода потери энергии,
имеющие местный характер, называются местными потерями энергии.
Фасонные же части и арматура трубопроводов, в пределах которых происходят эти потери, называются местными сопротивлениями [1].
Потери удельной энергии потока на преодоление местных сопротивлений определяются по формуле Вейсбаха [2]
|
|
|
h = ζ × |
υ 2 |
|
, |
|
(1) |
|
|
|
2 × g |
|
||||
|
|
|
м |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
hм |
|
– потеря удельной энергии потока |
на преодоление |
местного |
|||
|
сопротивления; |
|
|
|
|
|
||
|
ζ |
– |
коэффициент местного сопротивления; |
|
|
|||
|
υ |
– |
средняя скорость в сечении за местным сопротивлением (иногда |
|||||
|
перед сопротивлением); |
|
|
|
|
|
||
|
g – |
ускорение свободного падения. |
|
|
|
|
|
|
|
Величина средней скорости υ определяется из уравнения расхода |
|||||||
|
|
|
Q = ω ×υ = π × d 2 |
×υ , |
(2) |
|||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
где |
Q – |
расход, м3/с; |
|
|
|
|
|
|
|
ω – |
площадь живого сечения потока, м2; |
|
|
|
|||
|
d – |
диаметр трубы. |
|
|
|
|
|
|
278
Теоретическое определение коэффициента ζ возможно лишь для некоторых простейших видов местных сопротивлений.
Для подавляющего большинства местных сопротивлений коэффициент ζ определяется экспериментально.
Проведенные исследования показали, что наибольшие изменения коэффициент местного сопротивления ζ в зависимости от числа Рейнольдса претерпевает в области ламинарного режима.
При турбулентном режиме движения изменение коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса настолько незначительны, что ими вполне можно пренебречь. Поэтому при практических расчетах в области турбулентного режима движения этот коэффициент считают зависящим только от типа местного сопротивления, а для запорных устройств – также от закрытия.
В справочниках, как правило, содержатся данные о коэффициентах местных сопротивлений, полученных из опытов, для турбулентных потоков.
Если местные сопротивления расположены последовательно на близких расстояниях и в разделяющим их участке трубопровода не успевает произойти стабилизация потока, следует учитывать взаимное влияние местных сопротивлений. Расстояние, на котором поток за местным сопротивлением успевает стабилизироваться, существенно зависит от типа местного сопротивления.
В обычных случаях длина прямолинейного участка должна быть порядка
10d .
В этом случае можно считать, что местные сопротивления работают независимо.
Если есть влияние одного местного сопротивления на другое, то необходимо рассматривать их как единое сложное местное сопротивление и потери напора в них определять экспериментальным путем.
279
В данной лабораторной работе производится экспериментальное определение коэффициента местного сопротивления пробкового крана
(рисунок 1) в зависимости от его закрытия.
Рисунок 1 – Пробковый кран