2 Описание установки
Установка состоит (рисунок 4) из горизонтального трубопровода 1, напорного бака 2, расходного вентиля 3 и ротаметров 9. В начале и в конце трубы установлены пьезометры, трубки которых выведены на щит 4.
Напорный бак 2 снабжается водой через подводящий трубопровод. С помощью ротаметров определяют расход воды.
1 – трубопровод; 2 – напорный бак; 3 – вентиль; 4 – щит пьезометра;
6, 7, 10, 13 – краны; 5 – шкала пьезометров; 9 – ротаметры; 11 – регулятор уровня; 12 – уровнемер
Рисунок 4 – Схема установки
3 Порядок проведения работы
3.1 Заполнить напорный бак 2 водой.
3.2 Открыть расходный вентиль 3.
3.3 Проверить отсутствие воздуха в пьезометрах. С помощью кранов 6 и 7 на ротаметрах устанавливаются различные расходы по шкале пьезометров 5 (8 – 10 раз).
3.4
При каждом положении поплавка ротаметра
замеряются разность показаний пьезометров
и расход. Расход определяется по
градуировочному графику ротаметров.
3.5 Замеряется температура воды, расстояние между пьезометрами.
4 Расчетные формулы
4.1 Определяется средняя скорость:
,
(12)
где Q – расход воды, см3/с;
F – площадь сечения трубы, см2;
,
(13)
где d – диаметр трубы, см.
4.2 Определяется опытный коэффициент гидравлического сопротивления из формулы Дарси-Вейсбаха:
,
(14)
где h – потери напора, см;
l – длина потока, см.
4.3 Определяется кинематический коэффициент вязкости по эмпирической формуле Пуазейля:
,
(15)
где t – температура воды, °С.
4.4 Подсчитать число Re:
. (16)
4.5 В зависимости от числа Re подсчитывается коэффициент гидравлического сопротивления по эмпирическим формулам. Все наблюдения и вычисления вносятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты опытов
Исходные данные l = 350 см; t° = = d = |
||||||||
№ опыта |
Расход |
Скорость |
Потери |
Опытный коэффициент гидравлического сопротивления |
Число Рей-нольдса
|
Теоретический коэффициент гидравлического сопротивления |
lg Re |
lg 100 |
|
Q, см3/с |
, см/с |
h, см |
оп |
Re |
|
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1 Для чего нужно определять коэффициент Дарси?
2 Каков физический смысл коэффициента Дарси и его связь с напряжением трения на стенке трубы?
3 Запишите формулу Дарси.
4 Чем определяется величина коэффициента Дарси?
5 Что называется абсолютной, относительной и эквивалентной шероховатостью?
6 В чем различие между искусственной (равномерно-зернистой) и естественной шероховатостью?
7 Что такое гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы?
8 Какие зоны трения Вы знаете? Чем они отличаются?
9 От чего зависит коэффициент Дарси при ламинарном режиме течения жидкости? При турбулентном режиме течения?
10 От каких факторов зависит толщина вязкого подслоя? Как она изменяется с изменением скорости течения; вязкости жидкости?
11 Почему зона вполне шероховатого трения называется квадратичной; автомодельной?
12 Как определить, какая зона трения соответствует заданному режиму движения жидкости?
13 Запишите формулу Блазиуса и границы ее применения. Формулу Альтшуля и границы ее применения. Формулы Шифринсона и Прандтля-Никурадзе и границы пользования ими.
14 Объясните появление "седла" на графике Никурадзе в зоне смешанного трения.
15 Какие существуют способы определения коэффициента Дарси?
Правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы
1 К работе допускаются лица, изучившие устройство установки, методику проведения опыта, и прошедшие инструктаж по технике безопасности при выполнении данной работы.
2 Во избежание повреждения пьезометров запрещается во время работы прикасаться к ним.
3 Регулировка расхода воды производится плавно, без рывков. При появлении неплотности в схеме следует поставить в известность преподавателя или лаборанта, а в случае необходимости перекрыть общий вентиль на поврежденной линии.
4 После окончания лабораторной работы перекрыть все вентили.
5 При обнаружении неисправности прекратить работу и сообщить преподавателю.
Список использованных источников
1 Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика – М.: Высшая школа, 2006 – 175с.
2 Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропривод: Учебник. Ч. 2. Гидравлические машины и гидропривод/ Под редакцией А.А. Шейпака. 3-е изд., стереот. – М.: МГИУ, 2005 – 352с.
3 Штеренлихт Д.В. Гидравлика – М.: Колосс, 2005 – 656с.