3. Контрольные вопросы для подготовки к лабораторной работе

1. Записать уравнение Бернулли для сечений 1 и 2 экспериментального участка трубопровода и доказать, что потеря напора на трение равна разности гидростатических напоров в этих сечениях (сделать аналогично для случаев наклонного и вертикального трубопроводов).

2. Понятия ламинарного и турбулентного движения жидкости. Критическое число Рейнольдса для круглой трубы.

3. Физическая природа потерь на трение при ламинарном течении жидкости.

4. Структура потока и профиль осреднённых скоростей в поперечном сечении потока при турбулентном движении.

5. Физическая природа потерь на трение при турбулентном течении жидкости.

6. Виды шероховатости стенок трубопроводов.

7. Диаграмма Никурадзе для коэффициентов сопротивления трения. Характерные области течения.

8. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы.

9. Указать на кривых ВТИ (рис. 5) значения чисел Re, отвечающих границам области квадратичного сопротивления, гидравлически гладких труб при относительной гладкости 600.

10. Задано:

участок стальной трубы диаметром D = 30 мм,

абсолютная шероховатость  = 0,1 мм,

скорость движения воды V = 5 м/с,

вязкость воды  = 1 cСт.

Во сколько раз увеличатся потери напора, если скорость движения жидкости увеличится вдвое?

Лабораторная работа №3. Экспериментальное определение коэффициента местного гидравлического сопротивления

1. Цель и теоретические основы лабораторной работы

1. Цель работы:

экспериментальное определение коэффициента гидравлического сопротивления вентиля при различном его открытии.

1.2. Теоретические основы

Местные гидравлические сопротивления отличаются большим разнообразием. Для них характерны местные изменения формы и размеров канала, приводящие к деформации потока на коротких участках, изменению его скорости и, обычно, к появлению вихревых течений. Оценка потерь энергии в местных сопротивлениях производится по формуле Вейсбаха

(3.1)

где  _м.с. – коэффициент местного гидравлического сопротивления;

V – средняя скорость потока в сечении перед или за сопротивлением (принимается сечение с меньшей площадью), м/с.

Таким образом, потеря энергии в местных сопротивлениях вызвана вихревыми течениями и трением, причём первые обычно являются определяющими. Однако местное сопротивление создаёт деформацию потока, а, следовательно, и дополнительные потери на участках трубопровода, прилегающих к местному сопротивлению. Условно эти потери из-за влияния местного сопротивления относятся к самому местному сопротивлению.

2. Методика проведения эксперимента.

Работа выполняется на гидравлической линии III (см. рис. 1). Схема участка трубопровода для определения коэффициента сопротивления вентиля приведена на рис. 7.

Рис. 1. Схема участка трубопровода для определения _в

2.1. Порядок проведения лабораторной работы.

До проведения опыта следует установить максимальное число оборотов (n₀) маховика вентиля, обеспечивающие его полное открытие. Затем наметить степени открытия вентиля (5...6 точек). Первый замер следует провести при открытии вентиля не более, чем на ¼ оборота, последний – при . При выборе промежуточных открытий следует иметь в виду, что сопротивление вентиля при начальных открытиях резко меняется. Предполагаемый вариант открытий рекомендуется согласовать с преподавателем. Для устранения ошибки опыта из-за люфта винтовой пары вентиля поворот маховика вентиля следует производить только в одном направлении.

Включить насос, открыть задвижки 14, 23, при этом в системе начнет циркулировать расход воды. Выдержать заданный режим не менее 1 минуты при данном положении вентиля 23.

Во время каждого опыта, меняя положение вентиля 23, измерить значения M₃, M₄, M₅, M₈, M₉.

1. Обработка результатов измерений

1. По тарировочному графику при перепаде p = M₈ - M₉ определить расход Q.

2. Вычислить среднюю скорость движения жидкости в трубе

3. Вычислить коэффициент сопротивления вентиля _в по формуле IV-1, число Рейнольдса Re по формуле III-2.

4. По данным опыта построить экспериментальную зависимость ,

где n – текущее открытие вентиля;

n₀ – число оборотов, соответствующее полному открытию вентиля.