3. Описание опытной установки.

Установка (рис. 6-1), состоит из водонапорного бака 1, уровень воды в котором поддерживается постоянный, и горизонтальной трубы 2, разделенной на два участка А и Б. Первый участок А, длиной 10 м, имеет нормальную шероховатость стенок. Второй, конечный участок Б - участок повышенной шероховатости, созданной искусственно - наклеиванием зерен гравия на внутренние стенки трубопровода. Длина участка Б - 2 м.

В начальных и конечных сечениях опытных участков установлены пьезометры. Трубопровод заканчивается краном 3, с помощью которого можно изменять расход воды в трубопроводе.

Для измерения расхода служит мерная емкость 4.

При проведении опытов необходимы следующие принадлежности: термометр – 1 шт., мерная емкость - 1 шт., секундомер - 1 шт.

Рис. 6-1

4. Порядок проведения опытов.

1. Открывается задвижка 5 на подающем трубопроводе.

2. Открытием крана 3 в конце опытного трубопровода устанавливается произвольно некоторый расход воды.

3. Фиксируются показания пьезометров и одновременно производится измерение расхода объемным способом. Для этого по секундомеру отмечается время наполнения мерной емкости .

Поскольку участок трубы с повышенной шероховатостью (Б) является продолжением участка нормальной шероховатости, то расход воды по обоим трубам один и тот же.

4. Концевым краном 3 изменяется расход воды в опытном трубопроводе и повторяются измерения пьезометрических высот и расхода.

5. Замеряется температура воды в мерном баке.

Все данные измерений заносятся в соответствующие графы таблицы 6-1.

Во время опытов следует обратить внимание на колебание уровней в пьезометрах, что свидетельствует о наличии пульса­ции давлений внутри потока. В отчет вносится среднее положение уровня, наблюдаемое за достаточно продолжительный период времени.

5. Обработка опытных данных.

Обработка опытных данных ведется в следующей последовательности:

1. По измеренным пьезометрическим высотам вычисляются путевые потери на участках трубопровода по формуле.

2. По измеренному расходу определяется средняя скорость потока на опытных участках трубопровода , где расходопределяется в процессе опытов объемным способом, здесь- объем воды, поступившей в мерный бак за время наполнения .

3.Определяется опытное значение коэффициента гидравлического сопротивления трения , из формулы, гдепринимается по результатам опытов.

4. Для сопоставления полученного значения для трубы нормальной шероховатости с расчетным значением, определяют по расчетным зависимостям:

а) для турбулентного режима в гидравлически гладких трубах (выступы шероховатости меньше толщины ламинарного слоя) при по формуле Блазиуса;

б) при квадратичном законе сопротивлений () по формуле Никурадзе;

в) при любых значениях числа Рейнольдса по формуле Альтшуля .

При этом число Рейнольдса равно , где- кинематический коэффициент вязкости жидкости (смотри лабораторную работу № 3).

5. Определение опытных значений коэффициента Шези и коэффициента шероховатости ведется в следующем прядке:

а) гидравлический радиус определяется по формуле ;

б) гидравлический уклон на каждом участке трубопровода определяется по зависимости ;

в) скоростной множитель С определяется из формулы Шези ;

г) коэффициент шероховатости стенок трубы определяется из формулы акад. Павловского .

6. Для построения графика напоров, т. е. напорной и пьезометрической линий, по участкам трубопровода необходимо выбрать один из опытов и в масштабе отложить по вертикали значения всех величин, входящих в уравнение Бернулли, пред ­варительно вычислив для каждого сечения:

а) скоростной напор ;

б) пьезометрический напор ;

в) полный гидродинамический напор .

Результаты всех вычислений вписываются в таблицу обработки опытных данных 6-2.

Масштабы длин и напоров выбираются разные, но так, чтобы получить более крупный график.