Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Обробка отриманих даних

1.Визначають середню швидкість у вузькому перерізі витратоміру Вентурі за формулою

де

- площі поперечних перерізів 1-1 і 2-2, відповідно, перед звуженням і у вузькій частин каналу; - коефіцієнт, який враховує втрати напору між перерізами 1-1 і 2-2. Для повільного звуження у трубопроводі що досліджується = 0,98.

2. Розраховують середню швидкість у перерізі I-I

3. За показами трубок Піто знаходять локальну швидкість потоку у перерізі що вимірюється

4. Визначають значення коефіцієнтів Кориоліса і порівнюють із літературними даними (ля ламінарного режиму руху для турбулентного режиму руху 1,11…1,22)

5. Розраховують повний напір у перерізах

і знаходять втрати напору.

6. Будують у масштабі п’єзометричну лінію і лінію повного напору для трубопроводу що досліджується.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ГІДРАВЛІЧНОГО ОПОРУ ЗА ДОВЖИНОЮ ТРУБОПРОВОДУ

1. Ціль роботи – експериментальне визначення коефіцієнта опору за довжиною при русі рідини у трубах і зіставляння отриманих даних із підрахованим значенням коефіцієнта за емпіричними формулами.

Загальні відомості

Однією з найважливіших задач гідравліки є визначення втрат напору (питомої енергії) при русі рідини. При цьому розрізняють втрати напору за довжиною трубопроводу на тертя . Сумарні втрати напору , які входять у рівняння Бернуллі, містять ці два види втрат напору.

Втрати напору за довжиною трубопроводу (у прямолінійних ділянках) при русі в’язкої рідини у напірному трубопроводі визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха

де - коефіцієнт гідравлічного опору за довжиною;

- довжина ділянки труби, на якій визначаються втрати напору, м;

- діаметр трубопроводу, м;

- прискорення сили тяжіння, м/с²;

- середня швидкість руху рідини у трубопроводі, м/с.

У загальному випадку коефіцієнт не є постійною величиною, а змінюється із змінами числа Рейнольдса і відносної горбкуватості трубопроводу , яка дорівнюється відношенню висоти виступів горбкуватості до діаметру трубопроводу.

Величина абсолютної горбкуватості стінок трубопроводу оцінюється середньою висотою гребінців на поверхні стінки.

Треба зауважити, що експериментальні дослідження втрат напору у трубопроводах проводилось для труб із штучно створеною горбкуватістю на їх внутрішній поверхні, отриманої шляхом приклеювання піщинок визначеного розміру.

Тому у подальшому під абсолютною горбкуватістю будемо розуміти еквівалентну горбкуватість, яка являє собою таку величину виступів однорідної абсолютної горбкуватості, яка дає при підрахунках однакову у дійсній неоднорідній горбкуватості величину втрати напору.

При розрахунках трубопроводів зазвичай приймають наступні значення еквівалентної горбкуватості труб.

Матеріали труб і спосіб виготовлення	, мм
Стальні нові безшовні Стальні безшовні, які були у використанні (незначна корозія) Стальні безшовні після тривалої експлуатації Нові чавунні труби Труби з латуні, меді Труби з нержавіючої стали Скляні труби	0,1 0,2…0,3 0,4…1,0 0,3 0,002 0,005

Численні експериментальні дослідження втрат напору у трубопроводах показали, що мають місце чотири області опору, у яких коефіцієнт визначають за різними формулами.

Перша область відповідає діапазону чисел < 2300. Це область ламінарного режиму руху. У цій області коефіцієнт опору тертя не залежить від відносної горбкуватості стінок, є функцією тільки числа і визначається за формулою

Якщо підставити це значення коефіцієнта у формулу Дарсі-Вейсбаха, отримаємо для ламінарного режиму

тобто отримаємо, що втрати напору на тертя за довжиною при ламінарному режимі протікання пропорційні швидкості у першій ступені (квадрат швидкості у формулі Дарсі-Вейсбаха для ламінарного протікання отриманий штучно множенням і діленням ).

В області ламінарного режиму, завдяки великим силам в’язкості, обтікання невеликих гребінців горбкуватості на стінках відбувається повільно, без відриву часток рідини; тому, при звичайних значеннях технічної горбкуватості, стан стінок при ламінарному режимі не впливає на втрати напору.

Всі інші області опору знаходяться у зоні турбулентного режиму і визначаються діапазоном чисел Рейнольдса по мірі його зростання. Друга область – область гідравлічно-гладких труб.

Ця область визначається діапазоном чисел Рейнольдса

Потік у трубі при цьому турбулентний, але у стінок труби зберігається дуже тонкий шар рідини, у якій зберігається шаровий характер руху – ламінарний шар товщиною . Товщина ламінарного шару складає десяті і соті частки міліметру і зменшується із збільшенням числа Рейнольдса.

Якщо товщина ламінарного шару більше висоти гребінців горбкуватості (), то гребінці затоплені у ламінарному шарі і не впливають на опір тертя. Труби, у яких додержується співвідношення , називають гідравлічно-гладкими і для них коефіцієнт опору тертя є функцією тільки числа Рейнольдса

Добрий сплив із опитом дає у цій області формула Блазіуса

Користуючись цією формулою для , можна отримати з формули Дарсі-Вейсбаха залежність втрат напору на тертя від середньої швидкості для області гідравлічно-гладких труб

До числа гідравлічно-гладких труб можна зазвичай віднести цільнотягнуті труби з кольорових металів і із нержавіючої сталі.

Третя область – перехідна від області гідравлічно-гладких труб до області гідравлічно-горбкуватих труб. у цією області товщина ламінарного шару приблизно дорівнює або трохи менше висоти гребінців горбкуватості . Останні при цьому починають виступати за межі ламінарного шару і, викликаючи додаткове вихроутворення у потоку, збільшують втрати на тертя. У цій перехідній області коефіцієнт опору є функцією числа Рейнольдса і відносної горбкуватості стінок

Межа переходної області визначається діапазоном чисел Рейнольдса

Добрий сплив із опитом дає у цій області формула А.Д. Альтшуля

Четверта область – область гідравлічно-горбкуватих труб (або область квадратичного опору).

Ця область визначається діапазоном чисел Рейнольдса

При великих значеннях чисел товщина ламінарного шару стає настільки малою (), що гребінці горбкуватості опиняються у турбулентному ядрі потоку. Обтікання гребінців відбувається із інтенсивним вихроутворенням, при цьому втрати напору збільшуються.

Вплив сил в’язкості при цьому стає дуже малим і втрати напору опиняються не залежними від числа Рейнольдса. Коефіцієнт опору тертя у цій області є функцією тільки відносної горбкуватості

Втрати напору не залежать від в’язкості рідини і точно пропорційні квадрату середньою швидкості потоку.

Значення коефіцієнта опору тертя у цій області можуть визначатись за формулою Шифрінсона

Наряду із приведеними вище формулами для визначення коефіцієнта опору тертя мається ряд інших залежностей, які мають обмежену область застосування.

Приведені вище формули для визначення коефіцієнта опору тертя справедливі тільки для стабілізованого потоку рідини, який не змінюється за довжиною труби.

Стабілізований профіль швидкостей встановлюється не одразу, а на деякій відстані від входу у трубу.

Довжина початкової ділянки протікання, на якій встановлюється стабілізований профіль швидкостей турбулентного потоку, лежить у межах

Втрати напору у початковій ділянці більше, ніж у стабілізованому потоці.

Для ламінарного режиму

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒