Контрольные вопросы
1. Потеря напора на трение. От чего зависит?
2. Потеря давления на трение.
3. Коэффициент гидравлического трения. От чего зависит?
4. Зависимости для определения коэффициента гидравлического трения.
5. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости.
6. Дать определение гидравлически гладких и гидравлически шероховатых труб.
7.
Номограмма для определения коэффициента
гидравлического трения
Лабораторная работа № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ
Задание
1. На трубопроводе с местными сопротивлениями при установившемся движении воды снять показания пьезометров.
2. Замерить расход, вычислить скорости и потери напора.
3.
Определить опытным путем коэффициенты
местных сопротивлений
и сравнить опытные результаты с
расчетными.
Экспериментальная установка
Экспериментальная установка представляет собой горизонтальный трубопровод переменного сечения, состоящий из последовательно соединенных между собой труб разного диаметра (рис.4.1).
На характерных участках трубопровода, т.е. при переходе от одного диаметра к другому и в месте размещения задвижки, установлены пьезометры, служащие для измерения пьезометрического напора до и после местного сопротивления:
.
Вода подается из мерного бака по трубопроводу, в начале которого имеется регулировочный вентиль. Установленный в конце трубопровода вентиль регулирует расход воды. Расход измеряется с помощью мерного бака объемным способом. Вода из напорного бака сбрасывается через сливную трубу.
Пояснение к работе
При
гидравлических расчетах коротких
напорных трубопроводов для определения
общих потерь энергии
,
на преодоление гидравлических
сопротивлений при движении напорного
потока необходимо вычислять местные
потери напора
.
Местные потери напора возникают при
резком изменении конфигурации граничных
линий тока, уменьшении или увеличении
живых сечений вдоль потока, которые
создаются фасонными частями, арматурой
и другим оборудованием трубопроводной
сети. Они вызывают изменение величины
и направление скорости (пульсацию) при
движении жидкости на этих его участках.
Потери напора в местных сопротивлениях определяют по формуле Вейсбаха
,
где
-
средняя скорость в сечении, расположенном
ниже по
течению за
данным сопротивлением;
-
коэффициент местного сопротивления;
-
ускорение свободного падения.
Значение коэффициента местного сопротивления в расчетной практике назначают в зависимости от вида сопротивления по справочным данным, а в случае внезапного расширения или сужения трубопровода - по формулам.
При выполнении лабораторной работы на установке изучают три вида местных сопротивлений: вентильный кран, внезапное сужение трубопровода и внезапное расширение трубопровода.
Опытное
значение соответствующих коэффициентов
местных сопротивлений
,
,
вычисляют из формулы Вейсбаха
.
Для определения опытным путем местных потерь напора используют уравнение Бернулли, составляемое для двух сечений 1–1 и 2–2, назначаемых перед и после местного сопротивления, относительно плоскости сравнения 0–0 взятой по оси трубы установки.
,
откуда
.
По полученным формулам вычисляют потери напора для каждого местного сопротивления, имея ввиду, что показание пьезометра соответствует в уравнении Бернулли величине в общем случае равной
.
При
сопоставлении опытных коэффициентов
местных сопротивлений со справочными,
аналитическому вычислению подлежат
коэффициенты местных сопротивлений на
внезапное сужения
,
и на внезапное расширение
,
найденные по
формулам
;
.
Справочный
коэффициент местного сопротивления
крана
.