Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Схема експериментальної установки

Мал. 5.1 – Схема експериментальної установки 1- напірний бак; 2 – зливний трубопровід; 3 – роздільна перегородка; 4 – скляний трубопровід; 5 – регулюючий вентиль; 6 – місткість для підфарбованої рідини (чорнил); 7 – регулюючий пристрій; 8 – капіляр для подачі підфарбованої рідини; 9 – вентиль напірного трубопроводу

Таблиця спостережень

№№	, м³	, с	, мм	, °С	, м²/с	Режим руху

До таблиці спостережень треба додати внутрішній діаметр скляної трубки 4. Враховуючи, що для безпосереднього вимірювання цього діаметра треба розібрати експериментальну установку, що збільшує трудомісткість роботи, слід внести у таблицю дані вимірювань внутрішнього діаметру скляної трубки, проведені при монтажі установки ( = 50 мм).

5. Обробка отриманих даних

1. Визначають об’ємну витрату рідини

2. Визначають середню швидкість води у скляній трубці

де - площа поперечного перерізу скляній трубки.

3. По температурі води визначають за Мал. 5.2 коефіцієнт кінематичної в’язкості .

4. Визначають число Рейнольдса за формулою

5. Порівнюючи отримане значення числа Рейнольдса із критичним значенням = 2300, зробити висновок про режим руху рідини.

Мал.5.2 – Залежність коефіцієнта кінематичної в’язкості води від температури

6. Аналогічні розрахунки провести для всіх проведених експериментів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОТОКУ РІДИНИ ЗА ДОПОМОГОЮ РІВНЯННЯ БЕРНУЛЛІ

1. Ціль роботи – визначити максимальну місцеву швидкість рідини на вісі трубопроводу у вузькому перерізі, визначити середню швидкість рідини у тому ж перерізі, використовуючи рівняння Бернуллі для двох перерізів витратоміру Вентурі і знайти відношення максимальної місцевої швидкості до середньої швидкості потоку у вузькому перерізі трубопроводу. Збудувати у масштабі п’єзометричну лінію і лінію повного напору для трубопроводу, що досліджується.

Загальні відомості

Рівняння Бернуллі для руху рідини, що встановився, являє аналітичний вираз закону збереження енергії для двох поперечних перерізів потоку рідини.

Для елементарної струмочки реальної рідини рівняння Бернуллі має вигляд

де - геометрична висота (напір) для перерізів 1-1 і 2-2;

- п’єзометрична висота (напір) для перерізів 1-1 і 2-2;

- швидкісна висота (напір) для перерізів 1-1 і 2-2;

і - місцева швидкість рідини у перерізах 1-1 і 2-2;

- втрати напору на здолання гідравлічних опорів між перерізами 1-1 і 2-2.

З огляду на дуже малий поперечний переріз елементарної струмочки швидкості у різних точках перерізу струмочки вважаються однаковими.

П’єзометричний напір можна вимірити за допомогою п’єзометру 1 (мал. 6.1), повний напір () можна вимірити за допомогою трубки Піто 2 (трубки повного напору).

Трубка Піто являє собою трубку, зогнуту під кутом 90 °, із закругленим наконечником. Таку трубку для вимірювання повного напору встановлюють відігнутим кінцем назустріч потоку.

Вимірив різність висот підйому рідини у трубці Піто і п’єзометрі, визначають швидкісну висоту а далі знаходять місцеву швидкість рідини у точці розташування наконечника трубки Піто

Рівняння Бернуллі для елементарної струмочки реальної рідини можна проілюструвати кресленням, приведеним на мал. 6.2, де показана зміна всіх трьох висот вздовж струмочки.

Лінія зміни п’єзометричних висот називається п’єзометричною лінією. Лінія зміни рівня рідини у трубках Піто лежить на висоті повного напору Н, який дорівнює

Для реальної в’язкої рідини повний напір вздовж елементарної струмочки не залишається постійним, а поступово зменшується, так як частина напору втрачається за довжиною через наявність гідравлічних опорів. Тому напірна лінія завжди знижується. Геометричну висоту Z вимірюють від центра тяжіння перерізу до площини порівняння, яку обирають довільно, але обов’язково горизонтально. На кресленні можна бачити, як за довжиною струмочки змінюються доданки рівняння Бернуллі. Якщо переріз розширюється і, отже, швидкість зменшується, то зменшується швидкісний напір, але зростає п’єзометричний напір. Так що п’єзометрична лінія може як знижуватись, так і підвищуватись у залежності від зміни швидкості при зміні перерізу струмочки.

Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини може бути отримано виходячи з розгляду потоку як сукупності множини елементарних струмочків.

При режимі руху що встановився можна записати

де - швидкісна висота (напір) для перерізів 1-1 і 2-2;

- коефіцієнт Коріоліса у перерізах 1-1 і 2-2, який являє собою відношення швидкісної висоти, яка підрахована за дійсними швидкостями до швидкісної висоти, яка підрахована за середньою швидкістю. Коефіцієнт Коріоліса вводиться у рівняння Бернуллі разом із середньою швидкістю. При ламінарному режимі протікання = 2, при турбулентному режимі протікання = 1,13…1,025; - середня швидкість рідини у перерізах 1-1 і 2-2, яка дорівнює частці від ділення витрати рідини на площу поперечного перерізу; - геометрична висота (напір) у перерізах 1-1 і 2-2; - п’єзометрична висота (напір) у перерізах 1-1 і 2-2; - сумарна втрата повного напору на ділянці між перерізами що розглядаються.

На використанні рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини базується витратомір Вентурі, який широко застосовується на практиці. Витратомір Вентурі являє собою пристрій, який встановлюється у трубопроводі і який містить дві ділянки – яка повільно звужується (сопла) і яка поступово розширюється (дифузора). Швидкість потоку у звуженому місці зростає, а тиск падає. Виникає різність тисків, яка вимірюється двома п’єзометрами або двохтрубним U-образним манометром і деяким чином зв’язана із витратою. Схема витратоміру Вентурі представлена на мал. 6.3.

Оберемо два поперечних перерізи 1-1 і 2-2: перед звуженням та у вузькій частині і для цих перерізів запишемо рівняння Бернуллі, нехтуючи невеликими на малій довжині між цими перерізами втратами.

Для турбулентного руху, який зазвичай спостерігається при протіканні води у трубопроводах, можна приблизно прийняти

Тоді

Звідки

Позначимо

Далі, використовуючи рівняння суцільності або нерозривності потоку отримаємо

В дійсності, через нерівномірності розподілення швидкостей у поперечних перерізах потоку, а також за рахунок неминучих втрат напору між перерізами 1-1 і 2-2 швидкість буде трішки менше, ніж визначена за представленою формулою. Для повільного звуження = 0,98.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒