3 Определение потерь на трение и местные сопротивления

3.1 Цель работы

Определить опытным путем коэффициент трения в прямой трубе и коэффициенты местных сопротивлений К_мс в трубе с поворотами на 90° (с резкими и закругленными поворотами) при разных значениях критериях Рейнольдса.

3.3 Основные теоретические положения

Уравнение Бернулли для прямой горизонтальной трубы с учетом потерь на трение имеет вид:

(3.1)

где p_пот - потери на трение.

Величина потерь на трение определяется из выражения:

(3.2)

где  - коэффициент трения ;

l - длина канала, м;

d - приведенный диаметр, определяемый из выражения

(3.3)

F - площадь поперечного сечения канала, м² ;

П – смоченный периметр канала, м;

w - скорость потока при д.ф.у., м/с;

 - плотность потока среды при д.ф.у. ,кг/м³, ₀ = 1,29 кг/м³.

При w₁ = w₂, т.е. когда диаметр канала не изменяется, уравнение Бернулли примет вид:

(3.4)

Для трубы с коленами уравнение Бернулли примет вид:

(3.5)

где К - суммарный коэффициент потерь на местные сопротивления;

p₁ - статическое давление на входе канала;

p₂ - статическое давление на выходе канала.

Физический смысл коэффициента К показывает, сколько динамических напоров теряется на том или ином сопротивлении.

3.5 Описание установки

Установка (рисунок 3.1) состоит из прямой трубы 1 диаметром 15 мм, длиной 1200 мм, двух труб длиной 1800 мм такого же диаметра, но имеющих по 10 поворотов под углом 90⁰ (плавных 2 и резких 3), вентилятора 4, U-образных манометров 5 , ЛАТРа 6.

Рисунок 3.1 – Схема опытной установки

3.6 Порядок проведения работы

После включения вентилятора с помощью ЛАТРа устанавливается определенный расход воздуха V, м³/ч, величина которого определяется по градуировочной шкале на ЛАТРе.

На каждой из трех труб измеряется разность статических давлений p = p₁ – p₂ . Измерение p проводится на трех различных расходах воздуха.

Результаты измерений заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты измерений

Вид трубы	Перепады давлений, Δp, мм вод.ст.
	1	2	3

3.7 Обработка экспериментальных данных

Значение коэффициента трения прямой трубы определяется по формуле:

(3.7)

для трех различных расходов и усредняется.

где: р - перепад давления на прямой трубе, мм вод. ст.;

d - внутренний диаметр трубы, м;

 - плотность воздуха, приведенная к действительным условиям;

l - длина участка трубы, м;

w- скорость потока, м/с.

После этого строится график λ (Re)= f,

где Re = w·d/ν - число Рейнольдса;

ν - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с, определяемый по таблице 3.2 в зависимости от температуры воздуха в аудитории t.

Таблица 3.2 - Значения коэффициента кинематической вязкости воздуха

t, °С	15	20	25	30
ν, м2/с	14,7 10-6	15,1 10-6	15.4 10-6	16,1 10-6

Величина суммарного коэффициента потерь ΣK на трубах с прямыми и плавными поворотами для каждого опыта определяется по формуле:

(3.8)

По суммарному усредненному коэффициенту потерь на местных сопротивлениях на каждой из труб вычисляется значение потерь при повороте потока на 90:

K = ΣK/10

3.8 Указания к оформлению отчета

Отчет должен содержать цель работы, краткое теоретическое описание, схему установки, таблицы экспериментальных данных, расчеты коэффициента трения , коэффициента потерь на местные сопротивления для трубы с прямыми и плавными поворотами, график зависимости  =f(Re), выводы по полученным результатам.