3.4.2 Описание экспериментальной установки

Исследование местных потерь напора производится на уста­новке, приведенной на рис. 3.8. Фрагмент установки, включающий исследуемые местные сопротивления, воспроизведен на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Фрагмент установки по исследованию

местных потерь напора:

1 – труба диаметром d = 2,5 см; 2 – пробковый кран;

3 – внезапное расширение; 4 – труба диаметром D = 5 см;

6 – диафрагма; 7 – диф­фузор; 8 – участок поворота на 180°;

9 – мерная линейка пьезометров П на соответствующих местных сопротивлениях; 0 – 0 – плоскость сравнения, совпадающая

с осью горизонтальной трубы

Установка на горизонтальной трубе переменных диаметров 1 и 4 (d=2,5 см, D=5 см) имеет ряд местных сопротивлений 2, 3, 5, 6, 7, 8, соединенных с помощью фланцев. Каждое местное сопротив­ление для определения пьезометрических напоров оснащено двумя пьезометрами П с мерной шкалой. Ноль мерной шкалы находится на отметке оси трубы.

3.4.3. Порядок проведения опыта

1. Определить место работы каждого студента возле опытной установки.

2. Убедиться перед началом опыта, что уровни воды в пьезо­метрах установились на одной высоте, а сбросной кран 9 (рис. 3.8) у мерного бака закрыт.

3. Открыть кран 4 (рис. 3.8).

4. Дождавшись, когда уровни воды в пьезометрах 5 установятся, снять показания пьезометров и занести в табл. 3.7.

5. Определить время t (в секундах) наполнения мерного бака от начального уровня z₁, до конечного z₂. Разность уровней рекомен­дуется брать в 2 или 4 см.

6. Зная разность уровней z₁= z₂ (слой воды в мерном баке) и его площадь S=5000 см², определить объем воды W, поступивший в мерный бак за время t, и занести его в табл. 3.7.

7. Увеличить степень открытия крана 4 и повторить измерения в следующем опыте. Результаты измерений записать во вторую строку табл. 3.7. Следующие опыты проводятся аналогично. Коли­чество опытов рекомендует преподаватель.

3.4.4 Обработка опытных данных

1. Определить расход воды в напорном трубопроводе по фор­муле (3.21) и средние скорости и движения воды в трубах диаметром d=2,5 см и D=5 см при площадях их живых сечений = 4,9 см² и = 19,6 см² по формуле (3.22).

2. Подсчитать скоростные напоры в трубах указанных диамет­ров при ускорении свободного падения g=9,81 см/с².

3. Определить потери напора в местных сопротивлениях по зависимостям (3.35) - (3.38).

4. Коэффициенты местных сопротивлений определить, исполь­зуя уравнение (3.34).

5. Определить истинные значения коэффициентов сопротивле­ния. Для внезапного расширения за истинное значение коэффициента принять выражение, полученное из формулы Борда*

(3.39)

для внезапного сужения

(3.40)

Для остальных местных сопротивлений истинное значение опытного коэффициента местных сопротивлений определяется по выражению (1.13), как средняя арифметическая величина в серии опытов.

6. Вычислить относительную ошибку опыта при определении коэффициентов местных сопротивлений по зависимости (1.12) для одного или нескольких опытов (по заданию преподавателя).

Результаты расчета занести в табл. 3.8 и 3.9.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение полному, пьезометрическому и скорост­ному напорам.

2. Что служит причиной потерь напора в местных сопротив­лениях?

3. Что происходит со скоростным напором при увеличении площади сечения трубопровода?

4. Как изменится отметка воды в пьезометре при уменьшении площади сечения трубопровода?

5. Почему при плавном расширении трубы потери напора мень­ше, чем при внезапном?

Таблица 3.7

Данные измерений

№ п/п	Объем воды W, см3	Время наполнения объема t, c	Отсчеты по шкале, соответствующие горизонтам воды в пьезометрах до (1) и после (2) местного сопротивления
			пробковый кран		внезапное расширение		внезапное сужение		диафрагма		диффузор		поворот на 180°		При­мечание
			, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см	, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1
2
3

Таблица 3.8

Определение потерь напора

№ п/п	Расход воды Q, см3 /с	Средние скорости		Скоростные напоры		Потери напора в местных сопротивлениях
		, см /с	, см/с	, см	, см	пробко­вый кран, см	внезапное расшире­ние, см	внезапное сужение, см	диафраг­ма, см	диффу­зор, см	поворот на 180°, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1
2
3

Таблица 3.9

Определение коэффициентов местных сопротивлений

№ п/п	Коэффициенты местных сопротивлений
	пробковый кран			внезапное сужение			внезапное расширение			диафрагма			диффузор			поворот на 180°
	опыт- ный	истин- ный	отно- сите ль- ная ошиб ка	опыт ный	истин- ный	отно си-тель- ная ошиб ка	опыт- ный	истин- ный	отно си- телъ- ная ошибка	опыт ный	истин- ный	отно- си- телъ- ная ошибка	опыт- ный	истин- ный	отно- си- тель- ная ошибка	опыт- ный	истин- ный	отно- си- тель- ная ошибка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
1
2
3