МУ для лаб. раб.ТМРГ1 / МУ для лаб. раб.ТМРГ1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Кафедра “Водопостачання, водовідведення та охорона водних ресурсів”

Балінченко О.Й.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ „ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА РІДИНИ ТА ГАЗУ”

для спеціальності „ПЦБ” освітньо-кваліфікаційного рівня „Бакалавр” 6.092100

№ кода 2402

Завідуючий кафедрою: доцент, к.т.н. В.І. Нездоймінов.

Затверджено на засіданні кафедри ВВ і ОВР 7.10.2010 р. Протокол №2

Макіївка-2010

2

УДК 532 Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Технічна механіка рідини та

газу" (для спеціальності "Водопостачання і водовідведення" студентів усіх форм навчання)/Уклала: Балінченко О.Й - Макіївка: ДонНАБА, 2009 - 32 с.

Наведені вказівки складають чотири лабораторні роботи, передбачених учбовою програмою курсу. Вони містять стисле визначення мети робіт, що виконуються і методики їх виконання. Призначенні для удосконалення підготовки студентів до лабораторних робіт, засвоєння теоретичного матеріалу.

Укладено: доц., к.т.н. Балинченко О.Й.

Рецензенти: доц., к.т.н. Рожков В.С., ас. Лісний В.І.

Відповідальний за випуск: доц.., к.т.н. В.1. Нездоймінов,

Затверджено на засіданні кафедри ВВ і ОВР 7.10.2010 р. Протокол №2.

Зав. каф. ВВ і ОВР доц., к.т.н. В.1. Нездоймінов,

3

ЗМІСТ

4

ЗАГАЛЬНІВКАЗІВКИ При виконанні лабораторних робіт студент повинен мати журнал, куди треба заносити результати замірів і

спостережень. Перед початком кожної лабораторної роботи студентунеобхіднознати її зміст, послідовність спостережень і замірів, стислі теоретичні основи конкретної роботи. Для отримання відносно точних значень величини, що визначається,

требавиконуватинеменштрьохпідрахунківтаприйматисереднєарифметичнезних.

У журналі поперед все записується стисла методика проведення робіт, основні формули та розрахункові залежності, викреслюється схема експериментальноїустановкиітаблиці.

Приобробціданих,одержанихулабораторнійроботі,требакористуватисясистемоюСІ. Необхідніграфікидля обробки експериментальнихданихбудуються на міліметрівці увизначеномумасштабі. Всі необхідні записи;розрахункистуденти повиннізанестивжурналсамостійно.Обов'язковознайомство з дослідною установкою і правилами по техніці безпеки.

При незадовільній підготовці долабораторної роботи студент доїї виконання недопускається,

Викладач контролює проведення досліду, обробкурезультатіві приймаєвиконанутаоформленуроботу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1.

ДЕМОНСТРАЦІЯ ОСНОВНОГО РІВНЯННЯ ГІДРОСТАТИКИ. ВИМІРИ ТИСКІВ. ВИЗНАЧЕННЯ АБСОЛЮТНОГО ТИСКУ.

Метароботи.

1.Ознайомленнязпоняттямиабсолютного,манометричного,вакууметричноготабарометричноготисків.

2.Ознайомленнязприборамидлязамірівтискутапринципомїхдії.

3.ВиміртискузадопомогоюприладівтаперевідйогодосистемиСІ..

4.Розрахунокабсолютноготиску.

Мал.. 1. Лабораторна установка до лабораторної роботи №.1

М- манометр; М- вакуумметр.

Порядок виконання роботи..

1. Спочатку у трубі за допомогою насосу утворюється манометричний тиск та вимірюються показання у-

образного приладу: hм (мм рт.ст.) і пружинного манометру: Рм (кг/см2).

2.Потім утворюється вакууметричний тиск та знімаються показання у - образного та пружинного приладів,

тобто hв і Рв.

По барометру – анероїду знімаємо барометричну висоту (мм рт.ст.). 1.Визначається барометричний тиск в СІ:РБ=ρ.g.hБ

2.Визначається манометричний тиск в СІ: Рм=ρ.g.hМ

3.Визначається вакууметричний тиск в СІ:РВ=ρ.g.hВ

Висновки. ( Визначається погрішність, в %, визначення абсолютного тиску

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ДОСЛІДЖЕННЯ РІВНЯННЯ БЕРНУЛЛІ

Мета роботи.

1.Дослідження рівняння Бернуллі по показанням приладів.

2.Побудова лінії повного потенціального напору і лінії повної питомої енергії

3.Визначенняпитомоїенергіїпотокууперерізі.

Порядок виконання роботи.

. Мал. 2. Схема для лабораторної роботи №2

Рівняння Бернуллі:

-дляелементарноїструминки,

Z+ Р/γ+αv2/2g =Н´ - для потоку рідини,

де Z– відстань центрів ваги перерізів від умовної площини порівняння, м; Р/γ - показання п'єзометричних трубок, м; u– швидкість вісьової струминки, м/с; v- середня швидкість потоку, м/с; α- коефіцієнт Коріоліса,

який приймається рівним 1,1.

Порядок виконання роботи.

1.Змалювати схему установки (мал. 2).

2.Заміритидіаметритрубтавідстаніміжп'єзометрами.

в кожному перерізі.

6

5.Попоказанням динамічнихтрубок визначитиповнийнапірудосліднихперерізах Р/γ+u2/2g =Н,м.

6.За різністю показань динамічних і п’єзометричних трубок визначається швидкісний напір (м в.ст.) і

швидкість вісьової струминки. u 2gh , де h– різниця показань динамічної і п'єзометричної трубок, м.

7.По отриманим результатам для елементарної струминки побудувати п'єзометричну лінію (статичного напору) Р/γ, м, і повної питомої енергії (повного напору) Р/γ+u2/2g =Н, м.

8.Визначити швидкість та швидкісний напір для потоку. Швидкість потоку v, м/с, визначається з рівняння сталості потоку Q = ωv, де Q- витрата по водоміру, м3/с; ω – площина перерізу, м2. Для круглого перерізу

4Q

труби V d2 , м/с. Треба розрахувати три швидкості для 3-х перерізів. Швидкісний напір в кожному перерізі

9.Визначити втрати п’єзометричного і повного напору потоку по ходу між перерізами. Знайти п’єзометричні і гідравлічні ухили потоку між перерізами.

П’єзометричний ухил для перерізів 1-1 і 2-2 (при Z1=Z2=0):

Гідравлічний ухил для перерізів 1-1 і 2-2

i h1 2 , де h1-2 – втрати повного напору, м

L1 2

Даны занести в табл. 2.

7

Висновки (зробити висновки про збереження енергії (для струминки і потоку води).

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 3.

ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРАВЛІЧНИХ ОПОРІВ ПО ДОВЖИНІ У ТРУБОПРОВОДІ КРУГЛОГО ПЕРЕРІЗУ

Мета роботи.

1.Визначити коефіцієнт гідравлічного тертя експериментально і обчислити по формулі, а потім порівняти значення.

2.Установити графічну залежність коефіцієнта гідравлічного тертя від числа Рейнольдса.

Стислий опис установки.

На прямій ділянці трубопроводу установлено на достатньому відстані від входу по трубопроводу два п'єзометри для замірів втрат напору. Для замірів витрат рідини служитиме крильчастий водолічильник і вентиль регулювання цієї витрати (мал. 3). Для вимірювання температури рідини є ртутний термометр.

Мал. З. Схема до лабораторної роботи №3.

1 - два п’єзометри; для визначення перепаду напору; 2 - крильчастий водолічильник; 3 - вентиль для регулювання витрати води в трубопроводі.

Порядок виконання роботи.

І. Замірити витрату Q рідини при різних відкриттях заслінки (10-15 замірів) та записати показання п'єзометрів. Замірити температуру рідини та по графіку ν = φ(t°) визначити коефіцієнт кінематичної в'язкості: ν,

м2/с.

2.Для кожного відкриття кінцевої заслінки за даними дослідів обчислити середню швидкість для потоку (за рівнянням сталості витрати) та втрати напору по довжині (за рівнянням Бернуллі). Так, якщо трубопровід горизонтальний та його довжина і діаметр не змінюються , можна витрати напору визначити в метрахводногостовпу: hL= Р1/γ – Р2/γ ,м

З. Для кожного досліду обчислити число Рейнольдса: Re Vd тазначення коефіцієнта гідравлічного λ

4. За отриманими даними визначити область опору, побудувати графік залежності: f (Re)

8

5. Визначити значення коефіцієнту гідравлічного тертя із значеннями, отриманими за допомогою формул

12Режим руху

13Область гідравлічного опору

Висновки: (зробити висновок про збігання значень коефіцієнта λ, отриманого опитним шляхом, і визначеного по формулі, відповідно області гідравлічного опору. Зробити висновок,

чи відповідає графік f (Re)графіку Муріна).

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4.

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ МІСЦЕВИХ ОПОРІВ У ТРУБАХ

Мета роботи

І. Визначення дослідним шляхом коефіцієнти місцевих опорів у напірному трубопроводі.

2. Побудувати залежність: ξ =f(Rе)

9

Мал. 4. Схема до лабораторної роботи №4.

1- крильчастий водолічильник; 2 - п'єзометри до визначення втрат напору при раптовому звуженні; 2 - п'єзометри до визначення втрат напору при повільному розширенні; 3 – вентиль для регулювання витрати води в трубопроводі (можна взяти інші місцеві опори: повільне звуження, раптове розширення, компенсатор, вентиль, заслінку),

Порядок виконання роботи.

1.Через трубопровід з розміщеними на ньому місцевими опорами пропустити постійну витрату Q, яка вимірюється крильчастим водолічильником (мал.. 4).

2.Для вибраного місцевого опору взяти різницю показань п’єзометрів до і після місцевого опору. Показання знімати для 3-5 положень кінцевого вентилю 4 (мал.4)

3.Для кожного вимірювання визначити температуру води і коефіцієнта кінематичної

в'язкості ν по графіку: ν= f(t°).

4. Для визначення втрат напору для раптового чи поступового звуження і розширення використовувати рівняння Бернулі, для чого визначити діаметри суміжних перерізів та їх площі.

Для загального випадку:

hм=( z1+Р1/γ +αv12/2g) - ( z2+Р2/γ +αv22/2g)

Для горизонтального трубопроводу:

hм=( Р1/γ +αv12/2g) - ( Р2/γ +αv22/2g)

Середні швидкості v1 і v2 визначаються, як було подано в лаб. раб. 2 і 3.

5. Для усіх вимірів обчислити коефіцієнт місцевих опорів ξ з формули Вейсбаха:

hм=ξν2/2g

6.Результативсіхвимірівзвестиутабл..4.

7. 3а результатами вимірювань побудувати графік ξ = f(Rе)

Висновки: (зробити висновок про збігання значень коефіцієнта ξ, отриманого опитним шляхом, і визначеного по формулі. Зробити висновок, чи відповідає графік ξ = f(Rе) графіку теоретичної залежності..