Лабораторная работа №5 определение величины коэффициента гидравлического трения при движении жидкости в круглых трубах

1. Общие сведения

Потери напора на трении при движении жидкости в трубах определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

, (5.1)

где l- длина трубы, м;

d- диаметр трубы, м;

- средняя скорость движения жидкости в трубе, м/с;

- безразмерный коэффициент гидравлического трения.

В общем случае коэффициент гидравлического трения зависит от режима движения жидкости (R_е) и относительной шероховатости стенок трубы .

, (5.2)

где -абсолютная шероховатость, м.

Для ламинарного режима движения коэффициент гидравлического трения для круглого сечения определяется по формуле Пуазейля (5.6).

Для турбулентного режима определяется в зависимости от зоны сопротивления, определяемой по значению критерия R_e .

2. Цель работы

1. Определить опытным и теоретическим путем значение коэффициента гидравлического трения в круглых трубах.

2. Определить толщину ламинарной пленки.

2. Экспериментальная установка

Рис.5.1. Схема экспериментальной установки: 1-труба; 2-дифференциальный манометр; 3-расходомер; 4-регулировочная задвижка

Вода через регулировочную задвижку и расходомер проходит через участок горизонтальной трубы длиной l=5.6м, внутренним диаметром d=0.032м и абсолютной шероховатостью =0.0002 м. К начальному и конечному участкам трубы подключен дифференциальный манометр, заполненный водой. Показания дифманометра (а) соответствуют потерям напора h на данном участке.

4. Порядок проведения опытов

1. Замерить температуру воды и по справочнику определить коэффициент кинематической вязкости ( ).

2. Записать показания расходомера, при установленном задвижкой расходе.

3. Определить величину потерь по дифманометру.

4. Эксперимент повторить 3 раза при различных значениях расхода.

5. Обработка опытных данных

1. Практическое значение определяется из формулы 1:

, (5.3)

где h-показания дифманометра, м;

-средняя скорость перемещения воды по трубе, м/с.

, (5.4)

Определить число Рейнольдса: ,(5.5)

-кинематическая вязкость жидкости, м²/с.

2. Теоретическое значение определяется по следующей методике:

• Если (ламинарный режим), то значение коэффициента гидравлического трения составит (5.6)

• Если (турбулентный режим), то рассчитывается составной критерий и по его значению определяется зона сопротивления.

По соответствующим для каждой зоны формулам:

, (5.7)

, (5.8)

, (5.9)

определяется .

3. По следующей формуле вычислить значение толщины ламинарной пленки ( ):

(5.10)

6. Отчет по работе

1. Результат эксперимента и расчетов занести в табл. 5.1.

2. Построить график зависимости теоретического и практического значений от числа Рейнольдса.

3. Сравнить результаты практического и теоретического коэффициентов гидравлического трения и сделать вывод.

4. Сравнить толщину ламинарного слоя и абсолютную шероховатость стенок трубы и сделать вывод о гидравлической гладкости или шероховатости трубы

Таблица 5.1.

Таблица экспериментальных и вычисленных результатов

Параметры		Условные обозначения	Единицы измерения	ОПЫТЫ
				1	2	3
1.Материал трубы		сталь	-	-	-	-
2.Площадь живого сечения			м2
3.Потери напора		h	м
4.Расход		Q	м3/ч
			м3/с
5.Средняя скорость			м/с
6.Температура воды		t	0С
7.Коэффициент кинематической вязкости			м2/с
8.Число Рейнольдса		Re	-
9.Толщина ламинарного слоя			м
10.Коэффициент гидравлического трения:	практический		-
	теоретический		-

Рис.5.2. Зависимость теоретических и практических значений коэффициента гидравлического трения

ВЫВОД: