Лабораторная работа №3 экспериментальная иллюстрация уравнения бернулли

Цель работы: экспериментальная проверка уравнения Бернулли.

Теоретические сведения

Уравнение Бернулли представляет собой закон сохранения энергии применительно к движущемуся потоку жидкости. Для двух произвольно выбранных сечений потока уравнение Бернулли имеет следующий вид (1):

, (1)

где z₁, z₂ - высоты центров тяжести живых сечений 1 и 2 над произвольно выбранной горизонтальной плоскостью сравнения 0-0, м; p₁, p₂ - давление в центрах тяжести живых сечений 1 и 2, Па;  - плотность жидкости, кг/м³; g - ускорение свободного падения, м/с²;  - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения кинетической энергии (для турбулентного режима движения  = 1  1,1); ₁, ₂ - средняя скорость движения жидкости в живых сечениях 1 и 2, м/с; h_1-2 - потеря напора на участке потока между сечениями 1 и 2, м.

Уравнение Бернулли имеет энергетический и геометрический смысл.

Энергетический смысл заключается в том, что каждое слагаемое уравнения представляет собой удельную энергию - энергию, отнесенную к единице силы тяжести жидкости.

Геометрический смысл заключается в том, что каждое слагаемое уравнения представляет собой высоту:

z - удельная потенциальная энергия положения, или высота положения (геометрический напор), м;

- удельная потенциальная энергия давления (пьезометрическая высота), м;

- удельная кинетическая энергия, или скоростной напор, м.

Сумма высоты положения и пьезометрической высоты ( ) называется пьезометрическим напором (удельной потенциальной энергией). Линия, изображающая изменение пьезометрического напора по длине потока относительно условной горизонтальной плоскости, называется пьезометрической линией.

Сумма высоты положения, пьезометрической высоты и скоростной высоты называется полным напором (полной удельной энергией). Линия, изображающая изменения полного напора по длине потока относительно условной горизонтальной плоскости, называется напорной линией.

Полный напор по направлению движения потока непрерывно уменьшается из-за наличия сил внутреннего трения, трения жидкости о стенки трубопровода и потерь напора в местных сопротивлениях. Следовательно, напорная линия будет всегда падающей, в то время как пьезометрическая линия не всегда будет падающей.

Описание экспериментальной установки

Рис. 3. Труба Вентури

Модуль №5 представляет собой круглую трубу, в центральной части которой вмонтирована труба Вентури. Необходимые размеры характерных частей модуля показаны на рисунке.

Подготовка к работе

1.Написать название и цель работы.

2.Изобразить схему трубы Вентури (рис.3).

3.Подготовить таблицу измерений.

Экспериментальная часть работы

Последовательность операций при проведении эксперимента должна быть следующей.

1. Включить насос стенда в работу. При этом следует освободить напорный бак от воздуха.

2. Установить фиксированный расход с помощью вентиля и, после достижения установившегося режима, измерить его с помощью ротаметра.

3. Зафиксировать показания пьезометров, присоединенных к разным сечениям модуля через штуцеры (Ш1, Ш2...) и занести их значения в таблицу измерения результатов.

Таблица 3

Протокол эксперимента и результаты обработки данных

D, мм	S, м2	hi,, м	Q, м3/c	i, м/с	i2/2g, м	H, м	hi, м
20
20
9
11
14
16
19
20