Внимание
Каждая лабораторная работа рассчитана на два академических часа, включая объяснения преподавателя, выполнение работы, обработку и анализ полученных результатов, а также её защиту.
Необходимые формулы и коэффициенты приведены к системе СИ. Однако, учитывая особенности применяемых измерительных приборов, иногда используются и другие удобные единицы измерения.
Перед выполнением лабораторной работы обязательно усвойте необходимый материал. Студенты, не готовые к выполнению лабораторной работы, к занятиям не допускаются.
После выполнения работы необходимо обработать и проанализировать полученные результаты. Желательно иметь чёткое представление о физической сущности исследуемых явлений.
После оформления работу необходимо защитить.
Лабораторная работа считается выполненной после её защиты, что и подтверждается подписью преподавателя.
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ удельной ЭНЕРГИИ ЖИДКОСТИ
Цель работы: опытное определение удельной энергии (полного напора) жидкости и потерь этой энергии в канале переменного сечения.
Общие сведения об удельной энергии жидкости
Удельную энергию жидкости в любом
сечении можно записать следующим образом
.
Здесь представлены составляющие
энергии единицы веса движущейся жидкости.
Первое слагаемое
характеризует энергию положения
(это высота точки над произвольно
выбранной горизонтальной плоскостью
отсчета — геометрическая высота или
геометрический напор). Второе слагаемое
характеризует энергию давления
(высота столба жидкости, которая
соответствует гидростатическому
давлению, — пьезометрическая высота
или пьезометрический напор). Эти два
слагаемых представляют потенциальную
энергию, которая всегда определяется
с точностью до постоянной. Третье
слагаемое
представляет кинетическую энергию
(скоростную высоту или скоростной
напор). Безразмерный коэффициент
учитывает неравномерность распределения
скорости в сечении. Сумма этих составляющих
определяет полный напор.
При движении жидкости один вид энергии может переходить в другой. Для идеальной жидкости полный напор (действительная энергия) при этом не изменяется. Однако для реальной жидкости полный напор по длине канала уменьшается за счёт гидравлических потерь. Потери полной энергии возникают благодаря трению жидкости о стенки канала и вихреобразованию. Потери зависят от скорости течения, вязкости жидкости, формы и размеров трубопровода, а также и от других факторов. В гидравлических расчетах обычно разделяют потери энергии на трение по длине трубопровода и потери энергии в местных сопротивлениях. Местные сопротивления возникают при изменении формы канала, направления течения или при преодолении различных препятствий. При этом вязкость жидкости, хотя и является первопричиной всех гидравлических потерь, но далеко не всегда оказывает существенное влияние на их величину. Таким образом, полный напор реальной среды уменьшается по длине канала за счёт потерь. Эта «потерянная» энергия переходит в тепло.
Для двух точек, лежащих на линии тока, уравнение Д. Бернулли для реальной жидкости принимает вид
,
где
— суммарные потери энергии от сечения
1 до
-того
сечения по потоку.