Во втором подходе из полного коэффициента исключаются потери на трение, что можно сделать с помощью построения линии энергии по длине участка расширения, вычисляя потери на трение по формуле для равномерного движения, или по данным опытов, проведенных на специально оборудованной установке.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Опыт на модуле М4 стенда ТМЖ-001 (выполняет первая подгруппа)

Порядок действий

1. Перекрыть подачу воды в другие модули.

2. Включить насос H4 с помощью тумблера, находящегося на передней панели стенда.

3. Воспользовавшись регулятором насоса Н4 и выходным краном В21 (сделать не более одного оборота крана В21), установить небольшой расход.

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

‒расхода воды по показаниям счетчика импульса СИ-8;

‒показаний пьезометров.

5. После занесения данных измерений в табл. 6.1 изменить расход с помощью крана В21. По достижении установившегося режима повторить все измерения. Провести опыты не менее пяти раз для разных расходов.

Обработка результатов

Во время определения коэффициента местного сопротивления при внезапном расширении потока нужно учесть, что за местным сопротивлением, где поток претерпевает значительную деформацию, находится довольно продолжительный участок стабилизации. На этом участке имеют место большие вихри, которые сопровождаются обратными течениями. Поэтому экспериментальный коэффициент местного сопротивления при резком расширении потока учитывает полные потери напора, которые содержат в себе и участок стабилизации. В связи с этим ондолжен зависеть от числа Рейнольдса. Совпадение с теоретической формулой Борда– Карно

61

происходит только при довольно больших числах Рейнольдса. Формула Борда – Карно имеет следующий вид:

∆E = ξ 12 ρ(V1 −V2 )2 ,

где ΔE – потеря энергии жидкостью;

ξ – эмпирический безразмерный коэффициент потерь, принимающий значения в интервале от нуля до единицы, 0 ≤ ξ ≤ 1;

ρ – плотность жидкости;

V1 и V2 – средняя скорость потока, соответственно, перед и за местным расширением потока.

Ниже представлены расчетные соотношения, служащие для определения коэффициента местного сопротивления.

Из уравнения Бернулли для сечений 1 и 2 следует, что

где hвн.р – потери при внезапном расширении.

Здесь сечение 2 выбирается на расстоянии, достаточном дляполного расширения потока на все сечение S2.

Определить коэффициент потерь можно из отношения потерь напора к скоростному напору:

метрам 1 и 2, а скорость υ1 – по расходу, измеренному счетчиком жидкости. Тогда последняя формула позволяет вычислить экспериментальное

значение ξвн.р.

Для сравнения экспериментальных значений ξвн.р с теоретическим ξтеор.р последнее можно найти по формуле

62

Все расчетные данные вносятся в табл. 6.1.

После того как с помощью пьезометров сделано измерение давлений во всех точках, необходимо построить пьезометрическую линию вдоль оси трубы, а также линию энергии. На графиках необходимо указать потери в местном сопротивлении и в выводах указать физический смысл этих графиков.

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

Диаметр условного прохода отводящего трубопровода d2 = 15 мм. Диаметр условного прохода подводящего трубопровода d1 = 10 мм.

Порядок действий

1.Полностью закрыть задвижки З1, З2, З4, З5–З8 и краны КР4, КР5, КР8, КР12. Краны КР6, КР7, КР9, КР14 и задвижку З3 полностью открыть.

2.Повернуть переключатель насоса Н3 в крайнее правое положение

ивключить питание переключением соответствующего тумблера на блоке управления.

3.Дождаться наполнения напорной секции накопительного бака вплоть до возникновения перелива.

4.Откручивая рукоятку задвижки З4, установить уровень жидкости в пьезометре № 6 (НП6) в соответствии с данными табл. 6.2.

5.Закрыть кран КР9, одновременно измерив время ∆t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1. Записать значения в табл. 6.1 и 6.2. Открыть кран КР9.

63

6.Записать в таблицы показания пьезометров № 7 (НП7) и № 5 (НП5).

7.Повторить действия по пп. 4–6 для всего интервала НП6 из табл. 6.2.

8.Полностью закрыть задвижку З4.

9.Выключить питание насоса Н3.

Обработка результатов

1. Рассчитать величины расходов Q = V/∆t и записать значения

втабл. 6.2.

2.Рассчитать параметры потока в трубопроводах:

а) среднюю скорость жидкости υ1 = Q/S1 и υ2 = Q/S2 ( S1 =πd12 / 4,

S2 =πd22 / 4);

б) скоростной напор – υ21/2g и υ22/2g; в) критерий Рейнольдса Re = υνd .

3. Рассчитать местные потери напора при резком расширении:

4. Рассчитать потери давления при резком расширении:

∆pC = ρ g ∆hC .

64