Лабораторная работа выполняется на стенде ТМЖ-2В-09-12

Для исследования и визуализации режимов течения на вход прямого трубопровода Т1 подается тонкая струйка подкрашенной чернилами жидкости, которая поступает из специальной емкости (бака) Б3. Данная лабораторная работа выполняется только при условии подключения к крану КР8 автономного источника чистой воды (например, водопровода), а также обеспечении слива с выхода крана КР12 в канализацию. Кран КР8 перед работой должен быть закрыт.

 

1. Полностью закрыть задвижки З1, З2, З4, З5, З6, З7, З8 и краны КР4, КР5, КР7, КР11. Краны КР10, КР12, КР14 полностью открыть.

2. Открыть кран КР8 и дождаться наполнения напорной секции накопительного бака Н2 вплоть до возникновения перелива.

3. Открыть З1 на один оборот до возникновения минимального течения через трубопровод Т1.

4. Частично закрывая кран КР14 добиться минимальной величины перелива из рабочей полости бака, для минимизации начальных возмущений.

5. Частично открыть задвижку З8 вплоть до начала истечения красящей жидкости.

6. При необходимости уменьшать расход через трубопровод, прикрывая задвижку З1, вплоть до возникновения прямой струйки окрашенной жидкости. Отрегулировать подачу красящей жидкости (З8) и минимальный перелив (КР14).

7. Закрыть кран КР10. Измерить время ∆t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ2. Записать значения в таблицу 2.1. Открыть кран КР10.

8. Записать режим течения жидкости, определенный визуально в таблицу 2.1.

9. Приоткрыть задвижку З1 и повторить действия, описанные в пунктах 6, 7 и 8. Результаты занести в табл. 2.1.

10. Повторять действия по пунктам 6, 7, 8 и 9 вплоть до полного открытия З1.

11. Закрыть задвижку З8.

12. Закрыть задвижку З1.

13. Выключить питание насоса Н3.

 

Примечание. При проведении опытов следует избегать возмущений, вызванных внешними воздействиями на установку (сот­рясением и т.п.), т.е. не прикасаться к установке без необходимости, и все регулировки производить плавно.

 

Обработка результатов опыта:

1. Вычислить кинематическую вязкость воды по эмпирической формуле Пуазейля:

 

ν = 0,179 · 10-2/ (1000 + 34Т +0,22Т2)

(2.3)

 

где ν - кинематический коэффициент вязкости, м²/с;

Т – температура окружающей среды, °С.

 

2. Определить расход воды:

 

,

(2.4)

 

3. Рассчитать среднюю скорость жидкости:

, (2.5)

где S – площадь поперечного сечения трубопровода;

d = 15 мм – диаметр трубопровода Т1.

4. Рассчитать числа Рейнольдса по формуле (2.1)

5. Определить критическое значение числа Re для данной установки.

6. Сделать и записать выводы.

Таблица 2.1

№	V, л	∆t, сек	Q, л/с	u, м/с	Re	Внешний вид струйки жидкости

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ,

ДИАГРАММА НАПОРОВ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу "Уравнение Бернулли для потока ре­альной жидкости". Наблюдение за взаимным переходом потенциальной и кинетической энергии жидкости.

Задание:

По опытным данным построить линии гидростатического напора, гидро­динамического напора для элементарной струйки жидкости и гидродинамического напора для потока жидкости в наклонном трубопроводе переменного сече­ния.

 

Теоретические основы метода:

Уравнение Бернулли играет важнейшую роль в гидравлике. Оно необхо­димо для решения целого ряда практических инженерных задач.

Для элементарной струйки вязкой несжимаемой жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид:

 

(3.1)

 

где Z₁ – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 1-1;

Z₂ – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 2-2;

P₁ – давление в центре тяжести сечения 1-1;

P₂ – давление в центре тяжести сечения 2-2;

u₁ – скорость течения жидкости в сечение 1-1;

u₂ – скорость течения жидкости в сечение 2-2;

ρ – плотность жидкости;

h_1,2 – потеря напора при перемещении жидкости из сечения 1-1 в сечение 2-2.

Величина называется полным гидравлическим напором струйки в соответствующем сечении.

Слагаемые напора:

- геометрическая высота или геометрический напор;

- пьезометрическая высота или пьезометрический напор;

- скоростная высота или скоростной напор;

- гидростатический напор.

Для потока вязкой несжимаемой жидкости уравнение Бернулли записывается в виде:

 

(3.2)

 

где υ₁ – средняя скорость потока жидкости в сечении 1-1;

υ₂ – средняя скорость потока жидкости в сечении 2-2;

α – коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скоростей в живом сечении. Его вели­чина зависит от формы эпюры скорости и всегда больше единицы. Для ламинарного течения в круглых трубах α = 2, для турбулент­ного течения коэффициент Кориолиса обычно принимает значение в пре­делах α = 1,05 - 1,1.

Для определения средней скорости потока υ в сечении необхо­димо использовать одно из основных уравнений гидродинамики - урав­нение неразрывности (постоянство объемного расхода вдоль потока несжимаемой жидкости):

(3.3)

 

где S₁, S₂ – площади сечений потока.

Из уравнений (3.1) и (3.2) следует, что все члены уравнения Бернулли имеют линейную размерность. Однако им можно придать и энер­гетический смысл.

Действительно, если масса жидкости m поднята на высоту Z над некоторой плоскостью (плоскостью сравнения), то в поле силы тя­жести она обладает потенциальной энергией положения тgZ. Отнеся эту энергию к весу жидкости, найдем, что величина Z представляет собой удельную потенциальную энергию положения. – удель­ная потенциальная энергия давления жидкости, так как частица жид­кости массой m при давлении P обладает способностью подняться на высоту и приобрести энергию положения тg (если отнести эту величину к весу жидкости тg, то получим ); – удельная кинетическая энергия жидкости. Следовательно, полный гидродинамический напор потока пред­ставляет собой полную удельную механическую энергию потока жидкости в данном сечении, а величина h_1-2 – уменьшение удельной механичес­кой энергии потоки на участке между сечениями 1-1 и 2-2, происходящее в результате работы сил вязкостного трения, сопровождающейся необ­ратимым переходом части механической энергии в тепловую. Таким обра­зом, энергетический смысл уравнения Бернулли для потока (струйки) реальной жидкости заключается в том, что оно является уравнением сохранения энергии с учетом потерь. Если на участке потока уменьшается скорость (кинетическая энергия), то, согласно уравнению Бернулли, на этом участке должно соответственно возрасти давление (потенциальная энергия).

 

Проведение опыта:

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: