II. Цель работы

Определить значение коэффициентов ζ для различных местных сопротивлений и исследовать их зависимость от числа Рейнольдса Re_d.

III. Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 8.

Рис. 8 Схема лабораторной установки к работе № 3

Вода из напорного бака 1 поступает в трубу 12, на которой последовательно располагаются следующие виды местных сопротивлений: внезапное расширение а, внезапное сужение поворот трубы на 90⁰ с закруглением В, поворот трубы на 90⁰ без закругления Г, вентиль Д и поворотный кран Е. кран 13 служит для регулирования расхода воды в трубе.

Протекающая через всю систему вода поступает в нижний резервуар 8. расход воды в трубе 12 измеряется объёмным способом.

До и после каждого вида местного сопротивления установлены пьезометры 14. Разность показаний двух пьезометров при равномерном движении представляет собой местные потери напора h_i, а при неравномерном движении первый член правых частей выражений (21) и (22).

IV. Контрольные вопросы

1. Какие гидравлические сопротивления называются местными ?

2. Приведите конкретные примеры местных гидравлических сопротивлений?

3. Почему на тех участках трубопровода, где находятся местные сопротивления, не учитывается потери напора по длине?

4. Кокой вид имеет формула Ю. Вейсбаха для определения местных потерь напора при турбулентном режиме движения жидкости?

5. От каких факторов зависит коэффициент местного сопротивления ζ?

6. Имеет ли размерность коэффициент местного сопротивления ζ?

7. На основании какого выражения производится опытное определение коэффициента ζ для различных типов местного сопротивления?

8. Как определяются местные потери напора h_i в процессе проведения опыта при равномерном движении жидкости?

9. Как находятся местные потери напора h_i в процессе проведения опыта при неравномерном движении жидкости?

10. Почему при внезапном расширении потока величина имеет отрицательное значение?

11. Почему при внезапном сужении потока величина имеет положительное значение?

12. Какой вид имеет теоретическая формула Борда для определения местных потерь напора в случае внезапного расширения потока?

13. Как формулируется теорема Борда?

14. По какой формуле определяется коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении потока в круглой трубе?

15. Какая формула применяется для определения коэффициента местного сопротивления при внезапном сужении потока в круглой трубе?

16. Почему при проведении опыта уровень воды в напорном баке должен поддерживаться постоянным?

17. Как определяется средняя скорость потока в процессе проведения опыта?

18. Для определения какой величины измеряется температура вода при проведении опыта?

19. Какова размерность местных потерь напора h_i?

20. Какие величина измеряются в процессе проведения опыта, а какие определяются путём вычисления?

V. Литература

1. Железняков Г.В. Гидравлика и гидрология: Учебник. М.: Транспорт, 1989. 376 с.

2. Константинов Н.М., Петров Н.А., Высоцкий Л. И. Гидравлика, гидрология, гидрометрия /Под ред. Н.М. Константинова: Учебник. В 2ч. М.: Высшая школа, 1987. ч. 1. 304 с. ч. 2. 432 с.

3. Лабораторные работы по гидравлике /Л.И. Высоцкий, М.П. Поляков, Н.В. Золотарёв, В.И. Чехунов, И.А. Ковалёв: Учеб. Пособие. Саратов: сарат. политехн. Ин-т, 1981.76 с.

4. Справочник по гидравлическим расчётам / Под ред. П.Г. Киселёва. М.: Энергия, 1974. 314 с.

5. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник. М.-Л.: Энергия, 1982. 672 с.

РАБОТA №4

0пределение коэффициента расхода и построение

тарировочной кривой водомера Вентури

I. Вводная часть

Для измерения расхода различных жидкостей применяются дроссельные расходомерные устройства, к которым относятся расходомерные диафрагмы, сопла и водомеры Вентури.^*) Принцип работы этих приборов основан на искусственном изменении скорости потока за счет его сужения и получения перепада пьезометрических напоров h, который фиксируется с помощью пьезометров.

Для определения теоретического (расчетного) расхода Q_т используется уравнение Бернулли (без учета потерь на трение)

Z₁ +

и уравнение неразрывности

Q_т = V₁S₁ = V₂S₂,

где индекс «1» относится к широкой, а «2» - к узкой части водомера, V - скорость, S - площадь живого сечения потока. После несложных преобразований получается формула для определения теоретического расхода через водомер

Q_т S₁ = К,

где h = (Z₁ + ) – (Z₂ + ) - разность показаний пьезометров, подключенных к широкой и узкой части водомера. Величина К - постоянная водомера, определяемая его конструкцией.

Действительный расход Q_g связан с теоретическим через коэффициент расхода водомера.

= .

Следовательно, действительный paсход можно определить по следующей зависимости:

Q_g .

Тарировочная кривая водомера Вентури представляет собой зависимость Q_g = f₁ () (рис. 9).

^*) Джованни Батиста Вентури (1746-1822) - философ и профессор физики. Изучал истечение жидкостей из отверстий и насадков.

Рис. 9

С помощью графика легко определить действительный расход через водомер через водомер, зная разность показаний пьезометров . Для определения коэффициента расхода водомера необходимо вычислить действительный расход по опытным данным, затем для тех же показаний пьезометров h вычислить значение теоретического расхода Q_т по формуле.