Порядок оформления отчета

Отчет о работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в [3] и должен содержать;

- титульный лист;

- цель работы;

- схему экспериментальной установки для проверки закона сохранения энергии для потока движущейся жидкости;

- таблицу опытных данных;

- расчетную часть, в которой проводятся все необходимые расчеты;

- диаграмму напоров, построенную на миллиметровой бумаге в масштабе с обозначением всех линий и величин;

- таблицу результатов расчета;

- анализ диаграммы напоров с точки зрения закона сохранения энергии для потока движущийся жидкости;

- выводы, соответствующие целям работы.

Контрольные вопросы

1. Решение дифференциальных уравнений движения

идеальной жидкости. Интеграл Бернулли.

2. Энергетический смысл интеграла Бернулли.

3. Уравнения Бернулли для элементарной струйки и потока

конечных размеров идеальной и реальной жидкости.

4. Геометрический смысл уравнения Бернулли.

5. Коэффициент кинетической энергии. Вывод формулы.

Физический смысл.

6. Диаграммы напоров. Их построение и анализ.

7. Экспериментальная установка и порядок выполнения

работы на ней. Правила безопасной работы на установке.

Лабораторная работа №3 Определение коэффициентов гидравлического трения на прямолинейных участках трубопровода

Цель работы - определить опытным путем коэффициенты гидравлического трения на прямолинейных участках трубопровода; отработать методику определения коэффициентов гидравлического трения расчетным путем; сравнить опытные значения коэффициентов гидравлического трения с расчетными, сделать оценку влияния различных факторов на коэффициент гидравлического трения.

Теоретическая часть. На прямолинейных участках трубопровода имеют место потери по длине, величина которых может быть рассчитана по формуле Дарси-Вейсбаха

(3.1)

где λ - коэффициент гидравлического трения; ,d -длина и диаметр участка трубопровода, на котором определяются потери, м;

- скоростной напор на рассматриваемом участке трубопрово-

да, м.

Если опытным путём определить величину потерь на прямолинейных участках трубопровода , то из формулы (3.1) можно найти опытное значение коэффициента гидравлического трения

(3.2)

Для экспериментального определения участок ограничивают пьезометрами, показания которых и снимают при заданном расходе жидкости Q в трубопроводе. Через точки подключения пьезометров проводят сечения 1-1 и 2-2 (рисунок 22) и для них записывают уравнение Бернулли

(3.3)

Если трубопровод горизонтален и имеет постоянный диаметр, а за плоскость сравнения 0-0 выбрана ось трубы, то z₁= z₂=0,

а υ₁=υ₂, следовательно

Из уравнения Бернулли (3.3) или (3.4)

Итак, на прямолинейных участках горизонтального трубопровода постоянного сечения потери напора определяют по разности показаний пьезометров, ограничивающих этот участок.

В инженерной практике коэффициент гидравлического трения определяют расчетным путём. В литературе приводится огромное число расчетных зависимостей, выбор которых порой

Рисунок 22 – К определению потерь напора на прямолинейных участках трубопровода

затруднителен.

Приведем последовательность (методику) расчета коэффициента гидравлического трения.

Устанавливают режим движения жидкости, вычисляя значение критерия Рейнольдса по формуле (1.1).

Если режим движения ламинарный (Re<2320), то коэффициент гидравлического трения зависит только от числа Рейнольдса и может быть определен по формуле Пуазейля

(3.5)

При турбулентном режиме движения (Re>4000) необходимо сравнить абсолютную шероховатость трубы Δ с толщиной вязкого подслоя δ. Если δ>Δ, то трубы считаются гидравлически гладкими, если же δ<Δ, то трубы - гидравлически шероховатые. Абсолютная шероховатость Δ зависит от материала и способа изготовления труб, а также от срока их эксплуатации и может быть рассчитана по формуле

(3.6)

где - эквивалентная шероховатость рассчитываемых труб.

Толщину вязкого подслоя находят по формуле

(3.7)

где d - внутренний диаметр трубопровода, м ; - значение коэффициента трения для гидравлически гладких труб, которое в широком интервале чисел Рейнольдса можно рассчитать по формуле Конакова

(3.8)

и при Re<10⁵ - по формуле Блазиуса

(3.9)

Коэффициент гидравлического трения λ для шероховатых труб определяют по формуле Френкеля

(3.10)