Трубопровода; II – внезапное расширение; III – резкое сужение;

IV – диффузор; V – конфузор; VI – расширение трубопровода;

VII – резкий поворот; VIII – плавный поворот;

IX – фланцевое соединение.

Все измерения повторить при другом расходе жидкости в трубе и записать в табл.2.3.

Обработка результатов эксперимента

1. Определить расход жидкости Q, м³/c (определяется с помощью мерного бака или индукционного расходомера)

, , (2.16)

где W – объем мерного бака, равный 1110^-3, м³;  – время заполнения мерного бака, с; 4,6 – расход индукционного расходомера при показаниях шкалы 100 %, м³/ч; В – показание индукционного расходомера, %.

2. По известным размерам трубы и измеренному расходу жидкости вычислить скоростные напоры в сечениях потока, в которых измеряются пьезометрические напоры для первого и второго опытов.

; , (2.17)

2. Результаты расчетов сведем в табл.2.4.

Таблица 2.4

d, м	0,033	0,028	0,070
, м/с
hск, м

2. по результатам измерений и вычислений построить пьезометрические и напорные линии диаграммы уравнения Бернулли для первого и второго опытов над схемой трубопровода, как показано на рис.2.5. Рекомендованный масштаб 1:10.

Контрольные вопросы

1. Уравнение Бернулли для установившегося потока несжимаемой жидкости.

2. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.

3. Уравнение неразрывности для потока.

4. Построение пьезометрической и напорной линий, графическое определение потери напора.

Список основных источников: [1, с.36-47].

Часть II. Опредление коэффициентов

ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ

НА ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКАХ

ТРУБОПРОВОДА

Цель работы – определить опытным путем коэффициенты гидравлического трения на прямолинейных участках трубопровода и сравнить найденное значение с результатами расчета по эмпирическим формулам; оценить на основе эксперимента влияния числа Рейнольдса и шероховатости на коэффициент гидравлического трения.

Теоретическая часть. К потере энергии по длине относится часть энергии потока, расходуемая на преодоление трения в прямолинейных участках труб. Эта энергия переходит в теплоту и безвозвратно теряется потоком. Потери на трение имеют место по всей длине трубопровода и зависят от режима течения потока, увеличиваясь с возрастанием турбулентности.

Потеря напора на преодоление трения при движении (при любом режиме) потока рассчитывается по уравнению Дарси-Вейсбаха:

, (2.18)

где  - коэффициент гидравлического трения.

При ламинарном течении в прямой трубе

. (2.19)

При турбулентном режиме  зависит от режима движения и шероховатости трубы и рассчитывается по эмпирическим формулам в зависимости от величины комплекса U_ж/ , где  - эквивалентная шероховатость; U_ж – динамическая скорость;  - кинематический коэффициент вязкости.

,

где J – гидравлический уклон.

,

где h_l – потери напора на данном участке трубопровода, м; l – длина участка трубопровода, м.

– трубы гидравлически гладкие,  рассчитывается по формуле Прандтля-Кармана или Базиуса

; (2.20)

. (2.21)

– область влияния вязкости и шероховатости. Коэффициент гидравлического трения рассчитывают по формуле Френкеля

. (2.22)

– трубы шероховатые,  рассчитывают по формуле Никурадзе

. (2.23)

Описание установки

Коэффициент гидравлического трения определяют на основе данных опытов 1 и 2, полученных в I части лабораторной работы (табл.2.3 и 2.4). Для работы берут прямолинейные участки трубопровода, находящиеся между показаниями пьезометров 7-8, 11-12, 13-14, 17-18.

Обработка результатов эксперимента

1. Определить потери напора на участках трубопровода, используя показания пьезометров 7-8, 11-12, 13-14 и 17-18, отдельно для первого и второго опытов

, при z₁ = z₂ и .

Здесь индекс «1» обозначает соответствующий напор до, а индекс «2» после рассматриваемого участка трубопровода.

2. Из формулы Дарси-Вейсбаха (2.18) определяем коэффициенты гидравлического трения, т.е.

=

для каждого участка трубопровода l₁, l₂, l₃, l₄ для 1 и 2 опытов.

3. Оцениваем режим течения жидкости для каждого участка трубопровода 1 и 2 опытов, вычисляя число Re по формуле .

4. Вычисляем значение , где  – эквивалентная шероховатость (для нержавеющих труб  = 0,1510^‑3 м);  – коэффициент кинематической вязкости, м²/с (см. приложение А).

5. В зависимости от величины выбрать одну из формул (2.19-2.23) для расчета коэффициента гидравлического трения .

6. Сравнить опытные и расчетные коэффициенты гидравлического трения.

Результаты вычислений занести в табл.2.5.

Таблица 2.5

l , м	d, м	Опыт	, м	, м	hпот, м	, м	оп	расч	Re
0,695	0,028	1
		2
0,515	0,028	1
		2
0,99	0,033	1
		2
5,75	0,033	1
		2