Работа №5 экспериментальная иллюстрация уравнения бернулли

1. Цель работы.

Целью работы является:

1) опытная проверка уравнения Бернулли;

2) построение графика напоров - т.е. построение пьезометрической и напорной линии.

2. Основные положения и расчетные зависимости.

Уравнение Бернулли называют основным уравнением гидродинамики, как уравнение, устанавливающее связь между давлением, скоростью и геометрической высотой в различных сечениях потока.

Для элементарной струйки реальной жидкости в условиях установившегося движения уравнение Бернулли имеет вид:

где: - удельная (отнесенная к единице веса жидкости) потенциальная энергия положения или геометрический напор, т. е. высота расположения центра тяжести сечения струйки над произвольной горизонтальной плоскостью (плоскостью сравнения);

- удельная потенциальная энергия давления или пьезометрическая высота, измеряется пьезометрической трубкой;

- удельная кинетическая энергия или скоростной напор;

- потери механической энергии на участке между сечениями, или потери напора.

Потери напора для потока жидкости могут быть двух видов:

1) потери на прямолинейных участках трубопровода постоянного сечения, называемые потерями по длине или потери на трение ();

2) потери на участках, где скорость изменяется по величине или направлению, называемые местными потерями ().

Для установившегося потока реальной жидкости уравнение Бернулли имеет вид:

где - средняя скорость потока в данном сечении;- коэффициент кинетической энергии;

для ламинарного потока , для слабодеформированного турбулентного потока.

Сумма называется статистическим напороми является величиной постоянной для всех точек одного поперечного сечения в условиях плавно изменяющегося потока.

Трехчлен уравнения Бернулли называется гидродинамическим напором .

Линия, изображающая изменение полной удельной энергии по длине потока, называется энергетической линией.

Линия, изображающая изменение удельной потенциальной энергии по длине потока, называется пьезометрической линией.

3. Описание экспериментальной установки.

Работа выполняется на модуле М3 стенда гидравлического «Гидродинамика ГД» (рис. 5-1).

В состав стенда входят: стол 1; щит пьезометров 2; впускной коллектор 3; ротаметры 4; напорная магистраль 5 с встроенной диафрагмой 6; бак 7 с насосом 8 и помпой 9; делительная воронка 10, комплект исследуемых модулей Ml - М4. Стол 1 представляет собой сварную раму, на которой закреплена столешница. На поверхности стола 1 закреплены два ротаметра 4 (Р1 и Р2), верхние фланцы которых с помощью трубопроводов подведены к напорной магистрали 5. Нижние фланцы ротаметров 4 через трубопроводную арматуру (вентили В1 и В2) соединены с насосом 8 (H1). В напорную магистраль 5 вмонтирована мерная диафрагма 6, контрольные точки которой с помощью гибких трубок соединены с пьезометрическими трубками щита пьезометров 2. Напорная магистраль 9 подведена к коллектору 3. Щит пьезометров 2 установлен вертикально на задних стойках стола 1. На щите пьезометров 2 расположены панель управления 13, четыре группы пьезометров 14 - 17, штатив с делительной воронкой 10 и панель для информации 18. На панели управления 13 размещены клавиши включения сети, насоса H1 и помпы Н2. Нижние концы пьезометрических трубок каждой группы пье­зометров соединены с соответствующими штуцерами диафрагмы 6 и штуцерами исследуемых модулей Ml – М3. Возле каждой пьезометрической трубки расположены измери­тельные линейки.

Модуль М3 – «Диаграмма Бернулли», представляет собой круглую трубу с участком «трубы Вентури» и имеющую ряд отверстий, снабженных штуцерами для отбора давлений в исследуемых точках (рис. 5-2).

Рис. 5-1

Рис. 5-2