ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Опыт на стенде ТМЖ-2В-09-12ЛР-01 (выполняет первая подгруппа)

Опыт осуществляется с использованием трубопровода Т1, который имеет внутренний диаметр d1 = 15 мм, и трубопровода Т2 с внутренним диаметром d2 = 11 мм. Длины участков трубопроводов между пьезометрами l = 0,8 м.

Порядок действий

1.Полностью закрыть задвижки З1, З2, З3, З4, З5, З6, З7, З8 и краны КР4, КР5, КР8, КР12. Краны КР6, КР7, КР10, КР11, КР14 полностью открыть.

2.На насосе Н3 есть переключатель, который необходимо повернуть

вкрайнее правое положение, после чего следует включить питание стенда с помощью тумблера на передней части стенда, при этом загорится световой индикатор.

3.Подать электропитание на насос, для чего необходимо переключить тумблер насоса Н3 в крайнее правое положение. Рядом с тумблером загорится световой индикатор, и бак Б2 начнет заполняться водой.

4.Дождаться наполнения напорной секции накопительного бака Б2. Вода в баке должна достигнуть такого уровня, при котором начнется перелив.

5.Откручивая рукоятку задвижки З1, установить уровень жидкости

впьезометре № 1 (НП1) в соответствии с данными табл. 4.2.

6. Записать в табл. 4.2 показания пьезометра № 2 для трубопровода Т1 (НП2).

7.Измерить с помощью секундомера время ∆t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1, одновременно закрыв кран КР10. Записать значение ∆t в табл. 4.2.

8.Открыть кран КР10. Повторяя работы по пп. 4–7, выполнить измерения для всего интервала НП1 из табл. 4.2.

9.Закрыть задвижку З1.

10.Откручивая рукоятку задвижки З2, установить уровень жидкости

впьезометре № 3 (НП3) в соответствии с данными табл. 4.3.

45

11. Записать в табл. 4.3 показания пьезометра № 4 для трубопровода Т2 (НП4).

12.Измерить с помощью секундомера время ∆t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ2, одновременно закрыв кран КР9. Записать значение ∆t в табл. 4.3.

13.Открыть кран КР9. Поворачивая рукоятку задвижки З2, установить следующую величину пьезометрического напора в сечении 3 (см. табл. 4.3).

14.Повторяя работы по пп. 10–13, выполнить измерения для всего интервала НП3.

15.Закрыть задвижку З2.

16.Выключить питание насоса Н3.

Таблица 4.2

46

Обработка результатов

1.Рассчитать величину подачи Q = V/∆t насоса и записать значения

втабл. 4.2 и 4.3.

2.Рассчитать потери напора по длине трубопровода. Учитывая, что расход жидкости при каждом измерении постоянен (т. е. скоростной напор по длине трубопровода неизменен), потери полного напора:

следовательно: ∆h = НП1 – НП2 (∆h = НП3 – НП4) – для всех значений подач жидкости.

Так как оси трубопроводов расположены в горизонтальной плоскости, геометрические напоры для всех сечений равны, поэтому здесь и далее в записи уравнения Бернулли они отсутствуют.

3.Рассчитать среднюю скорость жидкости υср = Q/S, величину скоростного напора υ2/2g, критерий Рейнольдса Re = (υ∙d)/ν (для воды кинематическая вязкость – ν = 10–6 м2/с = 1 мм2/с). Определить режим течения жидкости в трубопроводе и зону сопротивления по табл. 4.1.

4.По формуле Дарси – Вейсбаха

найти экспериментальную величину коэффициента сопротивления трубопровода ξэ и коэффициент гидравлического трения:

5. Рассчитать теоретическую величину коэффициента гидравлического трения, используя данные из табл. 4.1, и сравнить их с экспериментальной (∆ = 0,01 мм – абсолютная шероховатость испытываемых труб).

47

6.Построить характеристики трубопроводов (рис. 4.2) в координатах подача – потребный напор – НПОТР = h = f(Q).

7.Сделать и записать выводы.

Рис. 4.2. Пример изображения экспериментальных характеристик прямых трубопроводов

Опыт на модуле M2 стенда ТМЖ-001 (выполняет вторая подгруппа)

Перепад напоров на исследуемом участке трубы L определяется путем измерений пьезометрических напоров в двух сечениях. Для этого служат пьезометры, соединенные гибкими трубками со штуцерами в исследуемых сечениях. Разность показаний пьезометров h1 и h2 представляет собой потерю напора по длине: hg = h1 – h2.

Средняя скорость течения υ определяется по объемному расходу Q: v = Qs , где S = π 4d 2 – площадь поперечного сечения трубы (внутренний

диаметр трубы модуля равен 9 мм).

Расход определяется по показанию счетчика импульса СИ-8.

48

Порядок действий

1.Перекрыть подачу воды в другие модули.

2.На передней панели включить насос Н3.

3.Установить минимальный расход с помощью регулятора насоса Н4

ивыходного крана модуля В17.

4.Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения, и произвести измерения:

‒ расхода воды по расходомеру;

‒ высоты жидкости в пьезометрах.

Для воды кинематическая вязкость – ν = 10–6 м2/с = 1 мм2/с.

5.После того как все необходимые показания будут получены, занести их в табл. 4.4.

6.Изменить расход с помощью крана В21 и после достижения установившегося режима повторить измерения.

Чтобы получить наиболее точный график функцийλ = λ(Re), необходимо провести не менее шести опытов. Желательно, чтобы они охватывали

весь возможный (для данного стенда) диапазон расходов отQmaх до Qmiп, прикотором величинаhg может быть еще достаточно точно измерена.

Обработка результатов

1. По результатам измерений рассчитать следующие величины:

‒потери напора по длине: hg = h1 – h2;

‒среднюю скорость потока в трубе: v = Qs ;

‒гидравлический коэффициент трения: λ = 2Lghυg2d ;

49