МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра «ТМППЖ»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

по гидравлике

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Рассмотрена и утверждена на заседании кафедры ТМППЖ

(протокол № 5 от 07.12.2007 года)

Ижевск 2007

Лабораторная работа № 6

«Исследование движения жидкости в трубе переменного

сечения»

( иллюстрация уравнения Бернулли)

I. Цель работы:

1. Исследовать движения жидкости в трубе переменного сечения, зафиксировать изменения скоростей и давлений на участках трубы.

2. Определить скорости и скоростные напоры на участках опытным и теоретическим путем.

3. Построить графическое изображение уравнения Бернулли для исследуемой трубы.

II. Описание опытной установки

Лабораторная установка для исследования уравнения Бернулли и иллюстрации пьезометрической и напорной линии изображена на рисунке 3. Установка состоит из бака А, к которому присоединена горизонтальная труба В, состоящая из труб различных диаметров d₁= 40,2 мм, d₂ = 20 мм и d₃ = 26,5 мм. Труба снабжена на выходе краном С, предназначенным для регулирования расхода жидкости. К трубе присоединены пьезометры 1, 2, 3, 4, 5, 6 и гидрометрические трубки 1′, 2′, 3′, 4′, 5′, 6′, расположенные на определенных расстояниях друг относительно друга.

Бак заполняется водой из водонапорной трубы Е при закрытом кране С. При этом уровни жидкости во всех пьезометрах и гидрометрических трубках находятся на одинаковой высоте с уровнем жидкости в баке. Далее кран открывают и наблюдают положение уровней в пьезометрах и гидрометрических трубках при установившемся движении по трубе В (установившийся уровень жидкости в баке поддерживают открытием крана Е). При данном положении крана С определяют расход жидкости.

III. Порядок проведения работы:

1. Измерение расхода жидкости.

Наиболее простым и вместе с тем точным методом измерения расхода жидкости является объемный способ.

При объемном способе измерения протекающая в исследуемом потоке жидкость поступает в мерный бак. Мерный бак М (рисунок 1) состоит из открытого резервуара с водомерным стеклом. Уровень воды в нем соответствует уровню воды в баке. Рядом со стеклом нанесена шкала, по которой можно отсчитать количество воды поступившей в мерный бак за время опыта. Для определения расхода жидкости необходимо замерить объем поступившей жидкости и время заполнения. Для этого, записывают начальный уровень жидкости в баке. Включают секундомер, проводят опыт, в конце опыта записывают конечный уровень жидкости в баке, определяют увеличение уровня Δh см за время опыта t с. Определяют объем воды W поступившей в мерный бак W = Δh · S. Где S – площадь поперечного сечения бака равная в нашем случае 1500 см².

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки

1,2,3,4,5,6 – пьезометрические трубки; 1′,2′,3′4′,5′,6′ - гидрометрические трубки.

Тогда искомый расход жидкости находится из соотношения

, см³/с

Хотя объемный способ определения расхода является точным, однако при больших расходах жидкости этот способ не применяется, т. к. требует наличия весьма громоздких баков.

Для измерения больших расходов на практике пользуются специальными приборами: водомер Вентури, водомерная шайба (диафрагма) и сопло.

В данной лабораторной работе расход определяется объемным способом.

2. Порядок проведения и оформления работы

Открывают вентиль С (рисунок 1), обеспечивая в трубе установившийся режим движения (это достигается путем открытия вентиля Е, с помощью которого заполняется резервуар А) и только после этого приступают к измерению расхода воды с помощью водомерного бака М и секундомера. Одновременно с этим записываются показания всех пьезометров и гидрометрических трубок. Данные заносят в таблицу 1. Затем увеличивают расход. (Это достигается путем большего открытия вентиля С).

При этом следят, чтобы уровень воды в баке поддерживался постоянным и производят те же самые замеры, что и в первом опыте. Сделав еще один-два увеличения расхода, можно приступить к оформлению работы. Замеры и вычисления заносятся в таблицу 1.

IV. К отчету прилагается:

Оформление лабораторной работы заключается в записи основных формул, зарисовке соответствующей схемы установки, составлении таблицы с результатами испытаний и вычислений,

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

Показатели		№ опыта
		1	2	3
Пьезометрические напоры (см)	1
	2
	3
	4
	5
	6
Полные напоры в сечениях (см)	1′
	2′
	3′
	4′
	5′
	6′
Время опыта, t	с
Объем воды в мерном баке, W = Δh·S	Δh, см
	см3
Расход	см3/с
Средние скорости на участках,	1;2 см/с
	3;4 см/с
	5;6 см/с
Скоростные напоры на участках,	1;2 см
	3;4 см
	5;6 см

построении графиков изменения полного и пьезометрического напоров вдоль трубы переменного сечения. График полного напора строится при помощи подсчитанных в таблице 1 средних скоростей в сечениях. При построении графиков берутся средние значения пьезометрических и гидрометрических напоров.

V. Обработка опытных данных:

Для измерения малых пьезометрических напоров в сечениях 1, 2, 3 и т.д. к трубе присоединяют пьезометры. Высота поднятия воды в пьезометре h = и дает пьезометрический напор, (плоскость сравнения совмещаем с осью трубы, поэтому z = 0). При больших пьезометрических напорах к сечениям отбора давления 1, 2, 3 и т.д. присоединяют обычно манометры.

Скоростной напор можно измерить с помощью гидрометрических трубок, поставленных в каждом сечении, или вычислить по средней скорости Vср.

Гидрометрическая трубка или, как ее называют, трубка Пито, представляет собой согнутую под прямым углом трубку, открытый конец которой устанавливается против движения потока (см. рисунок 2).

Трубкой Пито измеряется скорость течения в той точке, в которую помещен ее открытый конец. При этом в начальный момент трубка заполняется жидкостью и работает как обыкновенный пьезометр. Затем последующие частицы набегают со скоростью V на неподвижную жидкость в трубке, от этого их скорость падает практически до нуля, и они оказывают на неподвижную в трубке жидкость дополнительное давление, соответствующее их потерянной кинетической энергии . В результате кинетическая энергия переходит в потенциальную и жидкость поднимается в трубке на высоту h_ск, равную . Таким образом, трубка Пито показывает полное гидродинамическое давление в данной точке потока.

Рисунок 2 – Схема работы пьезометрической и