Лабораторная работа №5 потери напора при внезапном расширении и сужении трубы
Цель работы: определить опытным путём коэффициенты местных гидравлических сопротивлений при внезапном расширении и сужении трубы.
Теоретические сведения
Местные потери напора возникает на отдельных участках трубопровода или русла где имеются резкие повороты, местные расширения и сужения. Потери напора в местных сопротивлениях происходят вследствие того, что в них изменяется направление движения, скорость потока, происходят отрывы потока и вихреобразование. На все это затрачивается энергия потока.
Местные потери определяются по формуле (1):
,
(1)
где - коэффициент местного гидравлического сопротивления; - средняя по сечению скорость в трубопроводе, м/c; g - ускорение свободного падения, м/с2.
Каждое местное сопротивление характеризуется своим значением коэффициента сопротивления, которое во многих случаях приближенно можно считать постоянным для данной формы местного сопротивления. Коэффициенты местного сопротивления, обычно, определяются экспериментально и приводятся в справочной литературе.
Описание экспериментальной установки
Рис. 5. Схема экспериментального участка: 1, 2, - пьезометры
Подготовка к работе
1.Написать название и цель работы.
2.Изобразить схему установки.
3.Подготовить таблицу измерений.
Экспериментальная часть работы
1. Включив насос стенда, дождавшись освобождения напорного бака от воздуха, следует установить фиксированный расход воды и произвести измерения напоров по пьезометрам, присоединенным к штуцерам, расположенным в разных сечениях по длине трубы.
2. Измерить расход с помощью ротаметра.
3. После занесения данных измерений в таблицу изменить расход с помощью вентиля и, после достижения установившегося режима, повторить все измерения.
4. Повернув мерный участок на 1800, произвести измерения для внезапного сужения потока.
5. Результаты измерений занести в таблицу результатов.
Таблица 5
Протокол эксперимента и результаты обработки данных
Местное сопротивление |
Режим |
Расход Q, м3/с |
Напор h1, м |
Напор h2, м |
Потери напора hм, м |
Скорость , м/с |
|
Число Re |
Внезапное расширение |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Внезапное сужение |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов исследования
1. При определении коэффициента местного сопротивления (в данном случае внезапного расширения и сужения) необходимо иметь в виду, что за местным сопротивлением, где поток претерпевает значительную деформацию лежит достаточно протяженный «участок стабилизации», на котором существуют крупные вихри с возвратными течениями. Сечение 2 выбирается на расстоянии, достаточном для расширения потока на все сечение. Коэффициент местного сопротивления по экспериментальным данным определяется по формуле (2):
,
(2)
где h1–h2=hм - искомые местные потери напора при внезапном расширении и сужении, м.
2. Средняя скорость потока в трубе:
= Q/S,
где S – площадь поперечного сечения трубы, м2.
3. Число Рейнольдса , где кинематический коэффициент вязкости определятся из Приложения.
4. Сделать выводы по лабораторной работе.
Контрольные вопросы
1. Какие сопротивления называют местными?
2. По какой формуле определяют местные потери?
3. От чего зависит значение коэффициента , и как оно определяется?
4. В каком сечении берется скорость при определении местных потерь?
5. Когда местные потери отдельных сопротивлений можно просто суммировать?
Лабораторная работа №6
ИСПЫТАНИЯ МЕРНОЙ ДИАФРАГМЫ
Цель работы: определить опытным путём коэффициент расхода мерной нестандартной диафрагмы и его зависимости от числа Рейнольдса.
Теоретические сведения
Диафрагма является частным типом сужающих устройств, применяемых для измерения расхода жидкости. Основным параметром, характеризующим диафрагму как расходомера, является ее коэффициент расхода , входящий в основную расчетную формулу (1):
,
(1)
где
- коэффициент расхода диафрагмы;
-
площадь отверстия диафрагмы, (диаметр
отверстия равен d
= 10 мм),
м2;
p1
и р2
- давления в сечениях, расположенных
непосредственно перед диафрагмой и за
ней, Па.
Коэффициент расхода зависит от ряда геометрических параметров (например, от степени сжатия потока диафрагмой, от формы кромки ее отверстия, от расположения точек отбора давлений и др.), а также от числа Рейнольдса. Диафрагмы являются широко применяемыми в технике расходомерами, их параметры и конструкции стандартизованы и занесены в ГОСТы.