Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка по гидравлике

.pdf
Скачиваний:
210
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
490.91 Кб
Скачать

Lg hL

 

 

 

 

 

 

β4

 

 

β3

 

 

 

Область шероховатых русел

 

β2

Квадратичное

 

 

Доквадр.

 

Область

сопротивление

 

сопротив

 

гладких

 

 

 

 

β1

русел

 

Lg υ

 

 

Ламинарный

Турбулентный

режим

режим

 

 

 

 

 

Рисунок 8

 

Площадь поперечного сечения трубы ω = м2; Абсолютная шероховатость стенок трубы ∆ = м;

Относительная шероховатость стенок трубы = . Предельные числа Рейнольдса

 

 

 

′′

 

 

 

 

Reпред. =

Reпред. =

 

 

 

Таблица 8. Установление областей сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход,

Средняя

Кинематический

Число

 

 

коэффиц.

Область

опыта

 

скорость,

вязкости,

Рейнольдса,

сопротивления

 

 

Q

υ

ν

Red

 

 

 

м3

м/с

м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9. Определение коэффициентов гидравлического трения

Потери

υ2

2gd/L

Коэффициент

Расхож

LghL

Lgυ

опыта

напора

 

 

гидравлическог

дение

 

 

 

hl

 

 

о трения

 

между

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ0 и λт,

 

 

 

м

(м/с2)

м/с2

λ0

 

λт

%

 

 

1

2

3

4

5

 

6

7

8

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LghL

Lgυ

Рисунок 9 – График LghL=f(Lgυ)

5.7Контрольные вопросы

1.Цель работы.

2.Какие величины и с какой целью замерялись в опытах?

3.В каких областях сопротивления сняты замеры?

4.По какой формуле определяли λ0 ?

5.По каким зависимостям находились значения λТ ?

6.Чем отличаются друг от друга области (зоны) сопротивления?

7.Зависит ли коэффициент гидравлического трения от скорости движения жидкости? Если зависит, то как?

8.Когда коэффициент λ зависит только от числа Рейнольдса Re и только от шероховатости ?

5.8Литература, рекомендуемая для выполнения работы

1.Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М.: Машиностроение, 1982, С. 95-104.

2.Угинчус А.А. Гидравлика и гидромашины. – Харьков: Изд. ХГУ, 1970,

С. 137-154.

3.Чугаев Р.Р. Гидравлика. – Л.: Энергия, 1982, С. 140-177.

4.Штеренлихт Д.В. Гидравлика. – М .: Энергоатомиздат, 1991, С. 152-178.

6 Лабораторная работа №5

Определение коэффициентов местных сопротивлений

6.1 Основные положения и расчетные зависимости

Кроме потерь напора по длине, которые изучались в работе №4, существуют местные потери напора. Они представляют собой часть полной удельной энергии потока, переходящую в тепло, благодаря работе сил трения, сосредоточенных на участках потока небольшой длины. В потоках, где происходит местная потеря напора, обычно имеют место следующие явления:

-изменение площади живого сечения;

-искривление линий тока;

-образование вихревых областей.

Всвязи с этим местная потеря напора происходит чаще всего в вентилях, задвижках, тройниках, коленах и т.д.

Местную потерю напора выражают в долях удельной кинетической энергии и определяют по формуле Вейсбаха:

h

 

= ζ

 

υ 2

,

(30)

j

j

2 g

 

 

 

 

где ζ j - коэффициент местного сопротивления;

υ - средняя скорость течения жидкости в трубе, м\с; g - ускорение свободного падения, м\с2.

Значение средней скорости υ берется обычно «за местным сопротивлением», то есть в сечении с равномерным движением.

Величина коэффициента местного сопротивления в общем случае зависит от геометрии потока (типа местного сопротивления) и от числа Рейнольдса. Причем в области квадратичного сопротивления шероховатых русел коэффициент зависит только от геометрии потока.

Численные значения ζ j для различных местных сопротивлений

определяются экспериментально и приводятся в справочной литературе.

В случае местных потерь при резком расширении и весьма резком сужении потока величины ζ j можно определить теоретически.

6.2 Описание экспериментальной установки

Для определения коэффициентов местных сопротивлений используются экспериментальная установка, схема которой представлена на рисунке 10.

Установка состоит из напорного бака 2, трубопровода 3 с местными сопротивлениями и вентилем 5 и мерного бака 6. Перед каждым местным сопротивлением и после него на трубопроводе установлены пьезометры 4.

6.3Задачи работы

1.Проведение ряда экспериментов (при различных расходах воды) с измерением потенциальных напоров в опытных сечениях.

2.Обработка опытных данных с целью получения величин коэффициентов местных сопротивлений для двух сопротивлений (вентиль и резкое сужение).

3. Построение зависимости ζ j = f(Red) для вентиля.

6.4Порядок проведения опытов

Перед началом опытов необходимо проверить отсутствие воздуха в пьезометрах 4. В разделе 1 отчета записывают исходные данные. В ходе опытов заполняют таблицу 10 отчета.

Открывают вентили 1 и 5 для создания в трубопроводе 3 установившегося движения.

Рисунок 10

Снимают показания четырех пьезометров 4.

Одновременно, с помощью мерного бака 6, замеряют начальный и конечный объемы воды, по секундомеру засекают время опыта.

С помощью термометра определяют температуру воды.

После окончания первого опыта краны 1 и 5 закрывают, сливают воду из мерного бака и повторяют опыт при другом (большем) расходе, доводя его в последнем опыте до максимального. Всего проводят 7 опытов.

6.5 Обработка экспериментальных данных

При обработке данных, записанных в таблицу 10 отчета, заполняют

таблицу 11 этого отчета.

Результаты опытов обрабатывают в следующем порядке:

- определяют расход воды Q по формуле (12);

- зная расход и площади живых сечений, по формуле (13) находят

средние скорости;

- зная температуру воды, по формуле (14) или по графику зависимости

υ=f(t) определяют кинематический коэффициент вязкости воды;

-определяют числа Рейнольдса по формуле (10);

-находят удельную кинетическую энергию по формуле (17),

подставляя в нее α = 2 при ламинарном и α = 1 при турбулентном режимах;

- по замеренным значениям удельной потенциальной энергии

(показания пьезометров) и рассчитанным значениям удельной кинетической энергии находят величину полной удельной энергии (z = const = O для всех исследуемых сечениях нашего трубопровода)

е =

Р

+ еκ

(31)

γ

 

 

 

- определяют потери полной удельной энергии в местных сопротивлениях по формуле:

hi = e1-e2,

(32)

где e1 и e2 - полные удельные энергии соответственно в сечениях до

ипосле местного сопротивления.

-используя формулу (30) находят значения коэффициентов местных сопротивлений по выражению

ζ j =

2ghj

(33)

υ2

6.6 Форма отчета

Исходные данные:

Для проведения опытов в качестве жидкости используем воду.

Внутренний диаметр труб в местах подключения пьезометров

№1

d = 0,032м

№4

d = 0,021м

№2

d = 0,021м

 

 

№3

d = 0,021м

 

 

Таблица 10 - Величины, измеренные при проведении опытов

 

 

Объем

воды

в

 

Показания пьезометра

 

Время

мерном баке

 

 

 

 

Температура

 

 

 

 

опыта,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После

 

 

 

 

 

опыта

Т

До

 

опыта,

 

воды, t

№1

№2

№3

№4

 

 

опыта, V1

V2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

м3

 

м3

 

0С

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 11 - Определение коэффициентов местных сопротивлений

№ опыта

Q

Расход,

 

м3

 

 

До сопротивления

 

После сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напораПотеря, h

Коэффициент, ξ

Площадь ,сеченияω

Средняя ,скоростьυ

ло-Чис Рейнольдса, Re

Удельная кинетическая гия-энере

удельнаяПолная ,энергияе

щадь-Пло ,сеченияω

Средняя ,скоростьυ

Число Рейнольдса,Re

Удельная кинетическая ,энергияе

удельнаяПолная ,энергияе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

j

 

 

d

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

К

 

 

 

м2

м/с

 

м

м

м2

м/с

 

м

м

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ζi = f(Red)

ζi

Red

Рисунок 11График зависимости для вентиля

6.7Контрольные вопросы

1.Цель работы.

2.Какие величины замеряются в опытах?

3.От чего зависит коэффициент местного сопротивления?

4.От чего зависит местная потеря напора?

5.Как можно определять местную потерю напора?

6.8Литература, рекомендуемая для выполнения работы

1.Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М.: Машиностроение, 1982, С. 107-121.

2.Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины.: – Харьков: Изд.

ХГУ, 1970, С. 155-159.

3.Чугаев Р.Р. Гидравлика. – Л.: Энергия, 1982, С. 51-53.

4.Штеренлихт Д.В. Гидравлика. – М .: Энергоатомиздат, 1991, С. 191-202.

7 Лабораторная работа №6

Истечение жидкости через отверстия и насадки при постоянном напоре

7.1Основные положения и расчетные зависимости

Вэтой работе мы рассматриваем истечение жидкости в атмосферу при постоянном напоре (установившееся движение) из малого круглого отверстия в тонкой стенке и внешнего круглоцилиндрического насадка (насадок Вентури). Все опыты проводим при больших числах Рейнольдса.

Малым называется такое отверстие в вертикальной стенке, для которого одновременно выполняются два условия.

1-ое условие.

Скорость подхода жидкости к отверстию мала по сравнению со скоростью истечения жидкости, что выполняется при

ω4 ,

где площадь поперечного сечения (1-1) бака (рисунок 12), м2; ω - площадь отверстия, м2.

2-ое условие.

Скорости движения жидкости в верхней и нижней точках отверстия примерно одинаковы. Это условие выполняется при

10d ≤H,

где d диаметр отверстия, м;

Н – геометрический напор (глубина погружения центра тяжести отверстия в жидкость), м.

Как показывают опыты, струя жидкости при истечении из малого отверстия сжимается, что объясняется действием центробежных сил. Причем сжатое сечение С-С мы выбираем на расстоянии Lo=0,5d от внутренней поверхности стенки бака. Это объясняется тем, что на участке от внутренней стенки до сечения С-С движение резко изменяющееся, в сечении С-С и ниже по течению струи – плавно изменяющееся.

Степень сжатия струи характеризуется коэффициентом сжатия