Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Цель лабораторной работы заключается в эксперимен- тальном определении потерь напора на преодоление местных гидравлических сопротивлений (резкого сужения потока и плав- ного расширения потока) и в сопоставлении экспериментальных и справочных значений коэффициентов сопротивлений резкого сужения и плавного расширения потока.5.1. Общие сведения
Местные потери напора (потери удельной энергии) жид- кости возникают на отдельных участках каналов и трубопрово- дов, где имеются изменения формы и размеров поперечного се- чения потока (внезапное расширение и сужение), изменение направления движения жидкости (поворот трубы или канала), в кранах, вентилях, задвижках, клапанах и т.д. В таких местах про- исходит отрыв потока от стенки, и образуются водоворотные зо- ны. На всё это затрачивается часть механической энергии потока. В инженерных расчетах потери напора на участке мест- ного гидравлического сопротивления определяются по формуле Вейсбаха: hм (5.1)- V) – конически расходящийся конус (диффузор) (рис. 5) – коэф-
| α, гр. | 8 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 |
| Кп.расш | 0,14 | 0,16 | 0,22 | 0,30 | 0,42 | 0,62 |
5.2. Порядок проведения работы
Исследования проводятся с использованием опытного устройства (рис. 3) для определения потерь напора на трение и ко- эффициента трения λ. (описание устройства см. в лаб. работе № 3). Заполнить водой бак 2 устройства (рис. 3). Повернуть устройство на 180º и поставить его баком 1 на стол для получе- ния течения в канале 3 переменного сечения. Снять показания пьезометров I–V (р/ρg), одновременно измерив секундомером время τ наполнения бака 1 на произвольно заданную величину S и температуру t,ºС, в помещении. Зная время наполнения τ бака 1 и размеры поперечного сече- ния бака А и В, высоту уровня S воды, поступившей в бак за время τ, определить расход жидкости в канале 3 Q, м3/с по формуле (3.3). По известным площадям сечения трубы w1, 2 = 0,45 см2, w3, 4 = 0,35 см2, w5 = 0,7 см2 определить средние скорости движения воды в соответствующих сечениях V1, 2; V3, 4; V5, V6 в м/с по формуле (3.4). Вычертить в масштабе канал 3. По показаниям пьезомет- ров I–V построить пьезометрическую линию, соединив уровни жидкости в пьезометрах. По разности показаний пьезометров II и III определить опытные потери напора на участке резкого сужения трубы: hрс( оп) (5.5) По разности показаний пьезометров IV и V определить опытные потери на участке расширения потока: hрасш( оп) (5.6) Используя уравнение (5.1) и опытные значения потерь hрс(оп) и hрасш(оп), определить опытные значения коэффициентов местных сопротивлений резкого сужения потока рения потока на участке IV и V – ξрасш( оп) . ξрс(оп) и расши- По уравнению (5.4) определить расчетное значение коэф- фициента резкого сужения потока ξрс( расч) . По уравнению (5.3) определить расчетное значение коэф- фициента расширения потока ξрасш( расч) , предварительно опреде- лив угол конусности диффузора α. Зная температуру окружающего воздуха t, ºС, и принимая тем- пературу воды такой же, по формуле (2.2) определить кинематический коэффициент вязкости воды ν, а по (2.1) – число Рейнольдса (Re). Расчетные значения коэффициентов местных сопротивле- ний сравнить с опытными и дать анализ их расхождению. Ре- зультаты измерений и вычислений сводятся в табл. 7. Таблица 7 Измеряемые и вычисляемые величины| № п/п | Наименование величины | Обозначение | Размер- ность | Числен- ные значения |
| 1 | Время наполнения бачка 1 на уровень S | τ | с | |
| 2 | Уровень воды в мерном бачке 1, поступившей за время τ | S | cм | |
| 3 | Показания пьезометра I | РI/ρg | м | |
| 4 | Показания пьезометра II | PII/ρg | м | |
| 5 | Показания пьезометра III | pIII/ρg | м | |
| 6 | Показания пьезометра IV | pIV/ρg | м | |
| 7 | Показания пьезометра V | pV/ρg | м | |
| 8 | Объем мерного бачка 1 ( A B S ) | W | cм3 | |
| 9 | Расход воды в канале 3 | Q | м3/с | |
| 10 | Средняя скорость движения воды в сечении II перед сужением потока | VII | м/с | |
| 11 | Средняя скорость движения воды в сечении III и IV за сужением потока | VIII, IV | м/с | |
| 12 | Средняя скорость движения воды в сечении V | VV | м/с | |
| 13 | Средняя скорость движения воды в сечении VI | VVI | м/с |
| № п/п | Наименование величины | Обозначение | Размер- ность | Числен- ные значения |
| 14 | Кинематический коэффициент вязкости | ν | м2/с | |
| 15 | Число Рейнольдса в сечении III, IV | ReIII, IV | ||
| 16 | Число Рейнольдса в сечении V | ReV | ||
| 17 | Опытные потери напора на участке резкого сужения потока | hр.с(оп) | м | |
| 18 | Опытные потери напора на участке расширения потока | hрасш(оп) | м | |
| 19 | Опытное значение коэффициента рез- кого сужения потока | ξр.с(оп) | ||
| 20 | Опытное значение коэффициента рас- ширения потока | ξрасш(оп) | ||
| 21 | Расчетное значение коэффициента рез- кого сужения потока | ξрс( расч) | ||
| 22 | Значение угла конусности диффузора | α | град | |
| 23 | Значение коэффициента смягчения | Кп. расч | ||
| 24 | Расчетное значение коэффициента расширения потока | ξп. расш (расч) | ||
| 25 | Расчетные значения местных потерь на участке резкого сужения потока | hр.с(расч) | м | |
| 26 | Расчетные значения местных потерь на участке расширения потока | hрасш(расч) | м | |
| 27 | Расхождение опытного и расчетного значений коэффициента резкого суже- | Δξрс | ||
| 28 | Расхождение опытного и расчетного значений коэффициента расширения | Δξп. расш(расч) |
5.3. Вопросы для контроля знаний
- Что следует понимать под местным гидравлическим сопротивлением?
- Какова причина возникновения местных гидравлических со- противлений?
- Как определяются потери напора на преодоление местных гидравлических сопротивлений?
- Как рассчитать коэффициент сопротивления при резком рас- ширении трубопровода ξрр ?
- Как рассчитать коэффициент сопротивления при постепенном расширении трубопровода ξп. расш ?
- От чего и как зависит коэффициент местного сопротивления?
- Назовите виды местных гидравлических сопротивлений.
- Зависит ли коэффициент ξ от вязкости жидкости, от скорости потока, от диаметра трубопровода?
- Достаточно ли показаний пьезометра для определения опыт- ным путем потерь напора на местные сопротивления?
- В каких случаях можно в гидравлических расчетах склады- вать коэффициенты местных сопротивлений?
- Как рассчитать коэффициент сопротивления при резком сужении потока ξр.с ?
О сайте
Ссылка на первоисточник:
https://urgaps.ru
Поделитесь в соцсетях: