Лабораторная работа №7
ПОТЕРИ НАПОРА НА ВНЕЗАПНОМ РАСШИРЕНИИ
1. Краткое описание работы, ее цель.
Задачей работы является экспериментальное изучение закономерностей потерь напора и распределения давлений в местных сопротивлениях, конкретным видом которых является внезапное расширение трубы. По результатам измерения строятся графики распределения давлений по длине трубы, определяется коэффициент местного сопротивления и строится участок графика его зависимости от числа Рейнольдса.
2. Основные вопросы теории по теме работы.
Природа местных потерь напора. Основные виды местных сопротивлений. Внезапное расширение трубопровода. Теорема Борда. Потери напора в различных местных сопротивлениях. Коэффициент местного сопротивления. Зависимость коэффициента местных сопротивлений от числа Рейнольдса. Взаимное влияние местных сопротивлений.
Литература: [3, с.67-72], [5, с. 100-143], [6, с.53-58], [8, с.87-97], [14, с.187-198].
3. Описание лабораторной установки.
Работа выполняется на модуле М2 стенда гидравлического «Гидродинамика ГД» (рис. 5.1).
4. Порядок проведения опытов.
Работа выполняется на модуле М2 (рис 7.1).
Рис. 7.1. Схема модуля М2 «Потери напора на внезапном расширении»
Для выполнения работы необходимо:
включить насос H1 на панели управления (рис 5.1);
установить необходимый расход с помощью вентилей В2, В1 и выходного вентиля модуля В4 (рис 5.1).
Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения, и произвести измерения:
расхода воды по ротаметрам;
показаний пьезометров.
После занесения данных измерений в таблицу изменить расход с помощью вентиля В4 и после достижения установившегося режима повторить все измерения. Для надежной серии опытов рекомендуется произвести их не менее чем для трех расходов.
5. Обработка экспериментальных данных.
При определении коэффициента местного сопротивления (в данном случае внезапного расширения) необходимо иметь в виду, что за местным сопротивлением, где поток претерпевает значительную деформацию, лежит достаточно протяженный «участок стабилизации», на котором существуют крупные вихри с возвратными течениями. Поэтому экспериментальный коэффициент местного сопротивления должен учитывать полные потери на участке стабилизации, а значит должен явно зависеть от числа Рейнольдса. Совпадение с теоретической формулой Борда можно ожидать только при весьма больших числах Рейнольдса.
Вычислить площади
сечений
и средние скорости в них
.
Рассчитать
скоростные напоры
в сечениях.
Определить коэффициент местного сопротивления по экспериментальным данным, используя формулу
,
где
– искомые
потери на внезапном расширении.
Cечение
12 выбирается на расстоянии, достаточном
для расширения потока на все сечение
.
Определяется экспериментальное значение коэффициента местного сопротивления из формулы Дарси-Вейсбаха
.
Рассчитывается значение коэффициента местного сопротивления по теореме Борда
.
Вычисляется значение потерь напора на внезапном расширении по теореме Борда
.
Строится пьезометрическая линия вдоль трубы, а также линия полной энергии. Рекомендуется объяснить физическую сущность этих графиков, а также обозначить на них потери напора в местном сопротивлении.