4.4 Описание установки
Установка для определения коэффициента гидравлических потерь на трение является составной частью лабораторного стенда и состоит из следующих основных элементов (рисунок 4.3): насоса 1, ротаметра 2, трубопровода 3, резервуара 4. Чтобы жидкость циркулировала именно в этом контуре, необходимо закрыть вентиль 8, а вентиль 5 открыть. Расход жидкости в контуре устанавливается с помощью вентиля 7 и фиксируется с помощью ротаметра 2. Для этого на ротаметре имеется шкала. Число делений на шкале ротаметра определяется по верхнему пояску поплавка. Расход жидкости в трубе определяется с помощью секундомера и счетчика объема 9. Для этого нужно измерить обьем жидкости, протекающей через счетчик за какой-то фиксированный промежуток времени, либо время, в течение которого через счетчик протекает заданный объем, например, 2 литра.
Для определения потерь напора на трение установка снабжена измерительным стендом 10, на котором установлены пять пьезометров с миллиметровой шкалой.
4.5 Методика проведения опытов
Визуально осмотрев установку и найдя в исправном состоянии все ее элементы, запускают электродвигатель насоса 1. Затем, открывая вентиль 6, обеспечивают циркуляцию воды в контуре. Плавно изменяя положение маховика вентиля 7, устанавливают необходимое число делений по шкале ротаметра 2 (число делений задается преподавателем), после чего измеряют разность уровней жидкости в пьезометрах, а также наблюдают картину расположения уровней в соседних пьезометрах. Кроме того, с помощью секундомера и счетчика объема 9 определяют расход жидкости в трубе.
Опыты проводят для пяти значений расхода воды. Результаты измерений вносят в таблицу 4.1.
1 – насос; 2 – ротаметр; 3 – трубопровод напорный; 4 – резервуар;
5, 6, 7, 8 – Вентили; 9 – счетчик объема жидкости;
10 – измерительный стенд
Рисунок 4.3 – Схема установки
4.6 Обработка опытных данных
Используя опытные данные, вычисляют значения следующих величин.
4.6.1 Средняя скорость потока
,
где S – площадь живого сечения потока, м2;
Q – объемный расход воды, м3/с;
4.6.2 Число Рейнольдса
,
где d – внутренний диаметр канала трубы, м;
–кинематическая
вязкость воды, определяется по справочнику
в зависимости от температуры, м2/с;
4.6.3 Коэффициент λ потерь на трение опытный определяют по формуле (4.1)
4.6.4 Коэффициент λ' потерь на трение расчетный вычисляют по формуле (4.2) при ламинарном режиме или (4.4) (4.8) при турбулентном.
4.6.5 Потери на трение расчетные hтр' по формуле (4.3) при ламинарном режиме или (4.1) при турбулентном. В формулу подставляются расчетные значения коэффициента потерь на трение λ'.
Результаты всех вычислений сводят в таблицу 4.1.
Строят графики опытных и расчетных зависимостей:
λ
= f
(Re),
hтр
= f
(Re),
hтр
= f
(
),
hтр
= f
(Q).
Таблица 4.1 – Определение коэффициента потерь на трение
|
Наименование, обозначение и размерность величин |
Номер опыта | ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
|
Объемный расход воды Q по шкале ротаметра nделений |
|
|
|
|
|
|
Объемный расход воды Q по счетчику, м3/с |
|
|
|
|
|
|
Потери на трение измеренные hтр =∆h, м |
|
|
|
|
|
|
Температура воды t, oC |
|
|
|
|
|
|
Вязкость воды кинематическая ν, м2/с |
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость потока υср,м/с |
|
|
|
|
|
|
Число Рейнольдса Re |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент потерь на трение λопытный |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент потерь на трение λ'расчетный |
|
|
|
|
|
|
Потери на трение расчетные hтр', м |
|
|
|
|
|