4.2 Цель работы
Усвоить методику опытного определения коэффициента гидравлического трения; для условий проведения опыта установить зависимость коэффициента гидравлического трения от режима течения жидкости и сравнить полученные результаты с расчетами по эмпирическим формулам.
4.3 Методика опыта
Коэффициент гидравлического трения определяется косвенным методом с использованием формулы Дарси-Вейсбаха (4.2). При этом непосредственно из опыта находят потери напора hдл – по разности пьезометрических напоров в начале и конце исследуемого участка трубопровода, и скорость движения по расходу жидкости Q.
Зависимость = f(Re) устанавливается путем проведения опытов при различных режимах движения жидкости и построения соответствующего графика.
4.4 Описание опытной установки
Лабораторная установка (рисунок 4.1) включает напорный резервуар, экспериментальный трубопровод и мерный бак.
Экспериментальный трубопровод – горизонтальный, постоянного сечения (l = 1,2 м, d = 25 мм). На участке определения потерь напора имеются два ниппеля статического давления, которые с помощью резиновых шлангов соединены с пьезометрами. За измерительным участком смонтирован вентиль для регулирования расхода воды.
4.5 Порядок проведения работы
а) напорный резервуар заполняют водой до постоянного уровня;
б) кратковременным открытием вентиля установку приводят в действие для освобождения трубопровода и пьезометров от пузырьков воздуха (при закрытом вентиле показания пьезометров должны быть одинаковы);
в) в трубопроводе устанавливают различные расходы жидкости в диапазоне от минимального до максимального (всего 5-6 значений).
Для каждого режима определяют:
- время Т наполнения мерного бака объемом W;
- показания пьезометров Hп1 и Hп2;
- температуру воды t.
Данные измерений заносят в соответствующие графы таблицы 4.1.
4.6 Обработка опытных данных
4.6.1 По данным измерений вычисляют:
- расход Q, среднюю скорость , кинематический коэффициент вязкости , число Рейнольдса Re (см. лабораторную работу №3);
- потери напора на трение hдл = Hп1 - Hп2;
- коэффициент гидравлического трения
оп
=
.
4.6.2 По найденным значениям числа Рейнольдса Re производят выбор эмпирических формул и определяют расч.
4.6.3 Результаты вычислений заносят в таблицу 4.1 и по данным этой таблицы вычерчивают график зависимости коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса. На графике приводят две кривые: опытную оп = f1(Re) и расчетную расч = f2(Re).
Таблица 4.1. Определение коэффициента гидравлического трения
|
Данные измерений |
Данные вычислений | ||||||||||
|
W,л |
Т,с |
t,C |
Hп1,м |
Hп2,м |
Q,л/с |
,м/с |
,мз2/с |
Re |
hдл,м |
оп |
расч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 Анализ результатов. Вывод по работе
Приводится анализ графика = f(Re), возможных отклонений опытных значений коэффициента гидравлического трения от расчетных.
контрольные вопросы
1. Что характеризует коэффициент гидравлического трения?
2. Какие параметры влияют на коэффициент гидравлического трения?
3. В чем заключается методика опытного определения коэффициента гидравлического трения?
4. Как находится коэффициент гидравлического трения расчетным путем?
5. Поясните характер изменения коэффициента гидравлического трения с возрастанием числа Рейнольдса: а) при ламинарном режиме; б) при турбулентном режиме в областях гладкого и квадратичного сопротивлений?