Лабораторная работа № 2. Потери давления по длине трубопровода и на местных сопротивлениях

Цель работы: определение потерь давления по длине трубопровода и на местном сопротивлении (гидроаппарате), определение режима течения жидкости.

С увеличением расхода рабочей жидкости через трубопровод его гидравлическое сопротивление, выраженное через падение давления р, увеличивается (рис. 1). При ламинарном течении жидкости потери давления на трение р возрастают пропорционально скорости (расходу) в первой степени, т.е. линейно. При переходе к турбулентному течению заметны некоторый скачок сопротивления и затем более крутое нарастание величины потерь давления Δр по кривой, близкой к параболе второй степени (рис. 1.)

Падение давления р на дросселе также повышается с увеличением расхода через него. Зависимость падения давления от расхода для гидроаппаратов обычно носит квадратичный характер, что указывает на турбулентный режим течения жидкости.

Рис. 1. Зависимость потерь давления по длине трубы от скорости и расхода (λ — коэффициент потерь на трение по длине, d — диаметр трубы, Δ - шероховатости внутренней поверхности труб).

Суммарное гидравлическое сопротивление, например, трубопровода и дросселя для случая их последовательного соединения может быть определено графически (рис. 2). Линейная зависимость потерь давления от расхода означает, что течение в трубопроводе носит ламинарный характер. Для дросселя указанная зависимость носит квадратичный характер, что говорит о турбулентном режиме течения жидкости. Для построения суммарных потерь давления складываем графики. Так, например, для расхода в 2 л/мин (рис. 2) суммарное падение давления будет складываться из падения давления в трубопроводе (р_тр = 22,5 бар) и падения давления на дросселе (р_др = 27,5 бар), т.е. суммарные потери составят 50 бар. Если напорный клапан 5 настроен на 50 бар, то это означает: сопротивление системы достигло такого уровня, что рабочая жидкость перестала поступать к потребителю и уходит на слив через клапан.

Рис. 2. Графическое определение суммарных потерь давления.

.

Рис. 3. Схема для определения потерь давления.

Порядок выполнения работы.

1. Собрать на стенде схему, изображенную на рис. 3. В качестве измеряемого гидравлического сопротивления 4 использовать трубопровод.

2. Уменьшить до минимума поджатие регулировочной пружины переливного клапана 2.

3. Включить гидростанцию 1 и настроить переливной клапан 2 таким образом, чтобы давление p₁, фиксируемое манометром 3, стало равным первому значению в таблице 1 (р₁=10 бар).

Таблица 1.

р1, бар	10	15	20	25	30	35	40
р2, бар
р, бар
V(за20с), л
Q, л/мин

4. Для измерения объемного расхода закрыть сливной кран 8 мерной емкости 7. Распределитель 6 переключить на 20 с. В течение этого времени занести в таблицу значения давлений р₁ и p₂, которые фиксируются манометрами 3 и 5 соответственно. Зарегистрировать объем масла V в мерной емкости 7. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три.

5. Открыть сливной кран 8 мерной емкости 7 для слива жидкости.

6. Повторить пункты 4, 5 три раза. Среднее значение расхода Q занести в таблицу.

7. Повысить давление р₁ до следующего значения, указанного в таблице 1 и повторить опыт.

8. Построить график зависимости p_тр=f(Q) для испытуемого трубопровода.

9. Для определения потерь на гидроаппарате установить его вместо трубопровода и повторить эксперимент (п.п. 3-7). Если определяются потери на дросселе, перед началом эксперимента дроссель полностью закрыть, а затем открыть примерно на треть. По результатам эксперимента заполнить таблицу 2.

Таблица 2.

р1, бар	10	15	20	25	30	35	40
р2, бар
р, бар
V(за20с), л
Q, л/мин

10. Построить график зависимости p_{г.аппар.}=f(Q) для испытуемого гидроаппарата на одном графике с p_тр=f(Q). Определить графически суммарные потери и режимы течения жидкости в трубопроводе и гидроаппарате.