12

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 27

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 32

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 35

Список использованных источников 40

Лабораторная работа №1

ИЗМЕРЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ЖИДКОСТИ

1. Общие сведения

К основным гидравлическим параметрам потока относят следующее:

а) площадь живого сечения ( ) - это площадь сечения потока в плоскости перпендикулярной направлению движения жидкости (м²). Для прямоугольного сечения формула площади:

, (1.1.)

где B – ширина лотка, м;

h – глубина воды в лотке, м.

б) смоченный периметр ( ) - часть периметра живого сечения по которому жидкость соприкасается с твердыми стенками (м). Для сечения прямоугольной формы смоченный периметр находится по формуле:

(1.2.)

в) гидравлический радиус (R) - отношение площади живого сечения к смоченному периметру (м):

(1.3.)

г) расход (Q) - количество (объем) жидкости, проходящее через данное живое сечение в единицу времени (м³/с).

Для измерения небольших расходов применяется весовой или объемный способы.

Протекающая за определенный отрезок времени жидкость собирается в мерный бак. Затем количество поступившей жидкости определяется либо взвешиванием (весовой способ), либо замером объема (объемный способ). Далее по формулам определяется расход жидкости:

• весовой способ

, (1.4.)

где G – вес жидкости, Н;

- удельный вес жидкости, Н/м³;

t – время замера, с.

• объемный способ

, (1.5.)

где V – объем жидкости, м³.

д) средняя скорость потока ( ) - условная одинаковая для всех точек жидкости скорость движения, которая обеспечивает прохождение данного расхода через живое сечение (м/с):

(1.6.)

Кроме средней скорости в потоке жидкости выделяют максимальную и поверхностную скорости.

2. Цель работы

При проведении работы необходимо измерить и определить следующие гидравлические параметры потока воды в лотке:

а) площадь живого сечения ( ), смоченный периметр ( ) и гидравлический радиус (R);

б) среднюю, максимальную, поверхностную скорости потока;

в) расход жидкости.

В выводе сравнить полученные значения скоростей.

3. Схема опытной установки

Рис. 1.5. Схема установки для определения гидравлических параметров потока: 1-пьезометр; 2-бак; 3-задвижка; 4-уровнемер; 5-трубка Пито; 6-водослив; 7-впускной кран; 8-лоток

4. Порядок проведения опытов

   1. Измерение высоты уровня жидкости

Для измерения уровня жидкости можно использовать приборы: пьезометр, игольчатый уровнемер и поплавковый уровнемер. В начале эксперимента игольчатым уровнемером замеряют уровень дна лотка (Z_дн), а при движении воды измеряется ее верхний уровень (Z_пов). Разность уровней поверхности воды и дна является высотой потока (h):

, (1.7.)

где Z_пов – уровень поверхности воды, м;

Z_дн – уровень дна лотка, м.

2. Определение средней скорости потока

Среднюю скорость потока измеряют при помощи водослива. Игольчатым уровнемером замеряют уровень нуля водослива (Z₀) и поверхности воды (Z_вд). Разность этих показателей является напором на водосливе (H_в):

, (1.8.)

где Z_вд – уровень поверхности воды на водосливе, м;

Z₀ – уровень нуля водослива, м.

Формула расхода зависит от формы водослива. В данной лабораторной работе это треугольный водослив с прямым углом при вершине:

, (1.9.)

Далее, рассчитав площадь живого сечения ( ) по формуле (1.1.), найдем значение средней скорости по формуле (1.6.).

3. Измерение максимальной скорости жидкости

Измерение максимальной скорости потока производят трубкой Пито. Для этого ее размещают по середине лотка под поверхностью воды. Далее при помощи подвижной шкалы находят высоту уровней воды в правой (Z_пр) и левой (Z_л) трубках манометра и вычисляют разность этих высот ( h):

(1.10.)

Максимальная скорость (при условии размещения корпуса трубки Пито на 2-3 слоя ниже поверхности воды) находиться по формуле:

(1.11.)

4. Определение поверхностной скорости

Для определения поверхностной скорости опускают поплавок на поверхность воды и включают секундомер. Как только поплавок пересечет означенный створ лотка, секундомер выключают. Поверхностная скорость рассчитывается по формуле:

, (1.12.)

где L – путь поплавка, м.