Стенд для исследования движения жидкости в канале переменного сечения

В стенд входят (рис. 3.1) сливной 1 и напорный 2 баки, насос 3, трубопровод 4 и 5, переливная трубка 6, горизонтальный канал переменного сечения 7, труба Вентури 8, запорный 9 и регулирующие вентили 10 и 11, пьезометры 12 и трубки полного напора (Пито ) 13.

В канале 7 с прямоугольной формой поперечного сечения переменной высоты и постоянной ширины выделено семь сечений, в каждом из которых измеряется пьезометрический напор и полный напор соответственно пьезометром с трубкой Пито. Последняя установлена по оси канала и измеряет полный напор при максимальной скорости жидкости.

Расход воды в трубопроводе 5 и канале 7 определяется по показаниям дифференциального пьезометра 14, подключенного к трубе Вентури 8.

При работе стенда вода насоса 3 подается из сливного бака 1 в напорный 2, из которого по трубопроводу 5 через регулирующий вентиль 10 и трубу Вентури 8 поступает в канал переменного сечения 7. Далее по трубопроводу и через регулирующий вентиль 11 вытекает в сливной бак 1.

Рис. 3.1. Схема стенда для исследования течения жидкости в канале переменного сечения

Последовательность выполнения работы

Включить насос 3, отрыть вентиль 9 (вентили 10 и 11 закрыты) и наполнить водой напорный бак 2. Посредством регулирующих вентилей 10 и 11 установить необходимый расход воды через канал переменного сечения. Измерить показания пьезометров и трубок полного напора и записать их в таблицу. Закрыть вентили 9, 10, 11 и выключить насос.

Обработка результатов измерений

На основании измеренных величин вычислить параметры, необходимыe для нахождения полных расчетных напоров в сечениях канала 7.

Расход жидкости через канал,

,

где – показание дифференциального пьезометра, установленного на трубе Вентури, мм.

Средняя скорость в каждом поперечном сечении канала, м/с

,

где – площадь сечения, м².

Для определения скоростных напоров необходимо знать величины коэффициентов , т.е. число Рейнольдса и соответственно режимы движения жидкости в сечениях.

Число Рейнольдса находится из выражения

,

где - гидравлический диаметр прямоугольного сечения канала шириной b = 110^-2, м; П_i = 2a +2b - периметр сечения; – высота, S′ -площадь сечения, = 1 10^-6, м²/с - кинематическая вязкость воды.

Если в первом или седьмом сечениях режим турбулентный, то можно принимать для всех сечений .

Когда плоскость сравнения проходит через ось канала, то Z_i=0 и выражение полного расчетного напора в сечениях имеют вид

.

По результатам замеров и вычислений, занесенных в таблицу, строят графики изменения пьезометрического, скоростного и полных напоров (измеренного и расчетного H ) по длине канала, начиная от первого сечения, как это показано на рис.3.2, рационально выбрав масштаб переменных.

Таблица 3.1

Измеренные и расчетные величины

№ сечения	Измеренные величины			Вычисленные величины
	S		H	h	Q	V	П		
	м2	м	м	мм	м3/с	м	м			м	м
1 2 3 4 5 6 7	2,7510-4 2,0 1,2 0,7 1,2 2,0 2,7510-4