3 Основные контрольные вопросы
1. Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности.
2. Поясните, что такое критерий Рейнольдса, и назовите факторы, от которых он зависит.
3. Поясните, что такое критическое число Рейнольдса?
4. Поясните, каким образом при гидравлических расчётах определяют режим движения жидкости и, с какой целью?
5. Поясните, что такое критическая скорость, от каких факторов она зависит и как её определяют?
6. Напишите и поясните аналитические зависимости потерь напора по длине от средней скорости потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
7. Изобразите график зависимости потерь напора по длине от средней скорости (в логарифмических координатах) и дайте пояснения к нему.
Рисунок 2.3 - Логарифмическая зависимость значений потерь напора от значений скорости
Лабораторная работа № 3
Экспериментальное определение слагаемых уравнения д. Бернулли при установившемся движении жидкости в напорном трубопроводе
Цель работы: Определение опытным путем слагаемые уравнения Д. Бернулли.
1 Общие сведения
Для двух произвольно выбранных живых сечений I-I и II-II струйки реальной жидкости (рисунок 3.1) установившегося движения уравнение Д. Бернулли имеет вид
(3.1)
С геометрической точки зрения, слагаемые уравнения (3.1) являются:
─
геометрическая
высота, т.е. превышение центра тяжести
рассматриваемого поперечного сечения
струйки над плоскостью сравнения 0-0,
выбираемой произвольно (рисунок 3.1);
─ пьезометрическая
высота, т.е. высота подъема жидкости в
пьезометре, подключенном к центру
тяжести рассматриваемого сечения
струйки;
─ гидростатический
(пьезометрический) напор;
─
скоростной
напор, отвечающий местной скорости
,
т.е. скорости в центре тяжести сечения;
─
полный
(гидродинамический) напор в рассматриваемом
сечении струйки;
─ потеря
полного напора, т.е. часть полного напора,
затраченная на преодоление гидравлических
сопротивлений на пути между сечениями
I-I
и II-II.
С энергетической точки зрения, слагаемые уравнения (3.1) представляют собой разновидности удельной энергии ─ энергии, приходящейся на единицу веса жидкости:
─ удельная потенциальная энергия положения жидкости в рассматриваемом сечении струйки;
─ удельная потенциальная энергия давления;
─ удельная
потенциальная энергия;
─ удельная кинетическая энергия;
─ полная
удельная энергия;
─
потеря
полной удельной энергии струйки, т.е.
часть ее, затраченная на преодоление
работы сил внутреннего трения,
обусловленного вязкостью жидкости.
Опытным путем величины слагаемых уравнения (3.1) определяются следующим образом:
─ геометрическим нивелированием, или же измерением линейкой;
─ с помощью пьезометрической трубки (пьезометра);
─ по разности отметок уровней жидкости в скоростной и пьезометрической трубках, подключенных к рассматриваемой точке живого сечения струйки;
─ по
разности отметок уровней воды в скоростных
трубках, подключенных к сечениям I-I
и II-II
(рисунок 3.2).
Р
исунок
3.1 ─ Диаграмма Д. Бернулли для струйки
реальной жидкости
Рисунок
3.2 ─ Измерение скоростного напора
Скоростная
трубка (рисунок 3.2) представляет собой
трубку, верхний конец которой открыт в
атмосферу, а нижний изогнут навстречу
потока жидкости трубки. Кинетическая
энергия частицы жидкости преобразуется
в потенциальную энергию давления столба
жидкости высотой
.
Поскольку срез нижнего конца скоростной трубки перпендикулярен вектору скорости, а срез нижнего конца пьезометра параллелен (рисунок 3.2), уровень жидкости в скоростной трубке всегда устанавливается выше, чем в пьезометре, на величину .
Прибор, объединяющий конструктивно пьезометрическую (П) и скоростную (С) трубки, называется трубкой Пито и широко применяется для измерения скорости движения жидкости
.
Слагаемые уравнения (3.1) для различных живых сечений можно изображать графически в виде диаграммы уравнения Д. Бернулли (графика напоров), дающей наглядное представление о перераспределении по пути движения жидкости потенциальной и кинетической энергии, а также о характере убывания полной энергии.