Контрольные вопросы
1. Виды и характер потерь напора. Понятия о гидравлических сопротивлениях.
2. Гидравлическое сопротивление при ламинарном движении.
3. Гидравлическое сопротивление при турбулентном движении. Опыты Никурадзе.
4. Определение коэффициента гидравлического трения опытным и расчетным путём.
5. Схема экспериментальной установки и порядок выполнения работы на ней.
Лабораторная работа №4 Определение коэффициентов местных гидравлических сопротивлений
Цель работы - определить опытным путём коэффициенты местных гидравлических сопротивлений на различных участках трубопровода и сравнить полученные результаты с приведенными в справочной литературе.
Теоретическая часть. На участках трубопровода, где происходит деформация профиля скоростей (изменение скорости по величине и направлению), потери напора вычисляют по формуле Вейсбаха
(4.1)
где
- потери
напора
в
местном
сопротивлении,
м;
-коэффициент
местного
гидравлического
сопротивления
;
-
скоростной напор в сечении за
местным
сопротивлением, м.
Коэффициенты местных сопротивлений могут быть найдены из формулы (4.1) на основе экспериментально найденных потерь напора в местных сопротивлениях
(4.2)
Для экспериментального определения участок трубопровода, представляющий собой местное сопротивление, ограничивают пьезометрами, показания которых снимают при заданном расходе Q.
Пусть
имеем горизонтальный трубопровод,
включающий участок внезапного сужения
с диаметра d1
до диметра d2,
ограниченный пьезометрами, показания
которых
и
.
Через точки подключения пьезометров
проводят сечения 1-1 и 2-2 (рисунок 23) и для
них записывают уравнение Бернулли
(4.3)
Так как трубопровод горизонтален и имеет постоянный диаметр, а за плоскость сравнения 0-0 выбрана ось трубы,
то z1=
z1=0
и
или
(4.4)
Скорости υ1 и υ2 в соответствующих сечениях трубопровода определяют по формуле (1.5).
Итак, потери напора в местных сопротивлениях, имеющих на входе и выходе различные диаметры, определяются с учетом влияния скоростных напоров.
В инженерной практике коэффициенты местных сопротивлений выбираются из справочной литературы. Их значения получены по формуле (4.2) на основе тщательных экспериментальных
Рисунок 23 – К определению потерь напора в местных сопротивлениях
определений потерь напора в местных сопротивлениях . Исключение лишь составляют внезапное (резкое) расширение и внезапное (резкое) сужение трубопровода, когда значения коэффициентов названных местных сопротивлений могут быть определены по формуле Борда.
Следует иметь в виду, что приводимые в литературе значения коэффициентов местных сопротивлениях ζм.с. справедливы для квадратичной области гидравлических сопротивлений и зависят только от геометрической формы участка трубопровода, то есть от вида местного сопротивления. При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса (при ламинарном режиме движения и в доквадратичной зоне гидравлических сопротивлений) коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от геометрических характеристик сопротивления, но и от числа Рейнольдса и могут быть при ориентировочных расчетах найдены по формуле А.Д. Альтшуля
(4.5)
где
-
значение коэффициента местного
сопротивления в квадратичной области;
Re-
число Рейнольдса, отнесенное к
нестеснённому сечению трубопровода.
Значения
А для различных видов местных сопротивлений
и значения
приводятся
в справочной литературе. При отсутствии
необходимых данных о значении А можно
принимать А≈500