1. Гідравлічний удар в трубах

7. Мета роботи

Експериментальне визначення величини підвищення тиску при раптовій зупинці потоку і вивчення його зміни в часі.

8. Загальні положення

Гідравлічний удар – це фізичне явище, підвищення або пониження тиску в трубопроводі, викликане зміною швидкості течії рідини при раптовому відкритті або закритті засувки. Зародившись біля засувки хвиля гідравлічного удару розповсюджується вздовж трубопроводу з швидкістю звуку в даному середовищі. Під середовищем слід розуміти не тільки рідину з її заданими фізичними властивостями (густиною і модулем об'ємної пружності рідини K), а й трубопровід з його геометричними розмірами (діаметром d і товщиною стінки ), а також модулем пружності матеріалу труби Е.

З фізичної точки зору гідравлічний удар є коливним процесом переходу кінетичної енергії рухомої рідини в потенціальну енергію стиснутої рідини і пружно деформованого трубопроводу.

9. Будова експериментальної установки

Установка складається з резервуара 1, вхідного вентиля 4, напірного трубопроводу 2, електричного клапана 3, встановленого в кінці трубопроводу (Рисунок 15 .15). Витрату рідини вимірюють об'ємним методом, для чого використовують мензурку 6, що знаходиться в колодязі 5.

Величину тиску і його зміну фіксують візуально по взірцевому манометрові 7 або мановакуумметрові.

Рисунок 15.15

10. Хід роботи

    1. Відкрити вентиль 4 і електромагнітний клапан 3.

    2. Встановити і підтримувати протягом виконання роботи сталий рівень рідини в резервуарі 1.

    3. Через 1-2 хвилини 3-5 разів виміряти об'єм рідини V_і за час для визначення витрати рідини.

    4. Ввімкнути електромагнітний клапан 3 і секундомір одночасно.

    5. Записати час появи підвищеного тиску, його величину, кількість і величину згасаючих коливань стрілки манометра (мановакуумметра), а також тривалість видимих імпульсів.

    6. Операцію п.1.4.5 повторити 4-6 разів.

    7. Результати замірів занести в протокол роботи.

Таблиця 15.15 – Протокол даних дослідів і розрахунків

Вимірювані величини							Розрахункові величини
Об`єм води, Vі см3	Час витікання i, с	Температура води t, С	Величина підвищення тиску, Па (кгс/см2)	Час появи першого удару, с	Кількість і тривалість ударів	Швидкість ударної хвилі, м/c	Час фази удару, с	Величина підвищення тиску, Па

11. Задані величини

    1. Модуль об'ємної пружності води H/м².

    2. Модуль пружності матеріалу стінок трубопроводу H/м².

    3. Довжина трубопроводу, внутрішній діаметр і товщина стінки задаються викладачем.

12. Розрахункові величини

    1. Лінійна швидкість потоку

, м/c. (15.96)

2. Швидкість ударної хвилі

. (15.97)

3. Час фази удару

. (15.98)

4. Величина підвищення тиску, припускаючи, що гідравлічний удар прямий, за формулою Жуковського

. (15.99)

5. Порівняти величину виміряного підвищення тиску з розрахунковою. Якщо , то удар непрямий, тобто . При непрямому ударі підвищення тиску визначають з пропорції

. (15.100)

6. Якщо відхилення і не перевищує 5 відсотків, то вважати, що удар прямий.

1. Контрольні запитання

   1. Що називається гідравлічним ударом?

   2. Як визначити – прямий, чи непрямий гідравлічний удар?

   3. Напишіть рівняння для розрахунку підвищення тиску при прямому і непрямому гідравлічному ударах.

   4. Що називається фазою гідравлічного удару?

   5. Назвіть методи боротьби з наслідками гідравлічного удару.

Лабораторна робота № 12 Дослідження процесу витікання рідини з посудин через отвори і насадки при постійному напорі

12.1Мета роботи

Визначення дослідним шляхом числових значень коефіцієнтів витрати, швидкості, стиснення струмини та опору при витіканні рідини через отвори (насадки). Побудова за даними дослідів траєкторії струмини.

12.2Основні теоретичні положення

Витрата рідини при її витіканні з відкритої посудини при постійному напорі через отвори і насадки в атмосферу, визначається за формулою:

, (1.101)

де  – коефіцієнт витрати; S – площа вихідного перерізу отвору (насадки); H – напір над центром отвору (насадки).

Швидкість витікання рідини рівна:

12.3Схема установки

12.4Хід виконання роботи

12.4.1В отвір 4 вкручується насадка 5 і резервуар 1 заповнюється водою. Подача рідини регулюється вентилем 3 таким чином, щоб вибрана для даного режиму величина напору H була постійною.

12.4.2Використовуючи лінійку 6 і стержень 8 визначають координати x₀, y₀ точки, в якій струминка відривається від стінок насадки.

12.5Обробка результатів досліджень

Таблиця 1.16 – Протокол даних дослідів і їх розрахунків

№ режиму	Напір Н, см	Координати траєкторії		Об’єм рідини V, см3	Час , с	Фактична витрата Q, см3/с	Теоретична витрата Qтеор, см3/с	Коефіцієнти
		xi	yi								

Координати точки витікання: x₀ = см, y₀ = см.

Вихідний діаметр отвору (насадки): d₀ = см.