Теоретические основы метода

Задачей работы является экспериментальное изучение законо­мерностей потерь напора и распределения давлений в местных со­противлениях, конкретным видом которых является внезапное рас­ширение трубы. По результатам измерения строятся графики рас­пределения давлений по длине трубы, определяется коэффициент местного сопротивления и строится участок графика его зависимо­сти от числа Рейнольдса. Основной формулой, связывающей вели­чину потерь напора с параметрами потока и характерными размера­ми формула

, (6.1)

где υ₁, и υ₂ - средние скорости в исследуемых сечениях. Используя уравнения неразрывности, эту формулу можно представить в виде

, (6.2)

 

 

где S₁ и S₂ - площади нормальных сечений; ξ_вн.р - коэффициент потерь на внезапном расширении.

Следует подчеркнуть, что формула (6.1) получена из теоретиче­ской схемы, в которой игнорируются потери трения, а также пред­полагается равномерное распределение скоростей в сечениях труб. Поэтому коэффициент ξ_вн.р оказывается независимым от числа Рейнольдса, а сама формула отражает лишь так называемый квадратичный участок кривой, где в реальных условиях влияние числа Рейнольдса отсутствует.

Существует по крайней мере два подхода к эксперименталь­ному определению коэффициента потерь при внезапном расшире­нии. Первый состоит в его определении по измерениям давлений и скоростей в двух контрольных сечениях. При таком способе учитывается не только потери на внезапном расширении, но и поте­ри трения на контрольном участке. Согласно другому подходу, из полного коэффициента исключаются потери на трение, что можно сделать с помощью построения линии энергии по длине участка расширения путем вычисления потерь на трение по формуле равно­мерного движения или по данным опытов на специально оборудо­ванной установке.

 

Порядок проведения измерений.

Лабораторная работа выполняется на стенде ТМЖ-001

Работа выполняется на модуле М4. Для выполнения работы необходимо:

1. Включить насос H4 на панели управления;

2. Установить необходимый расход с помощью регулятора насоса Н4 и выходного крана В21 модуля.

3. Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках убедиться, что достигнут установившийся режим течения и произве­сти измерения:

-расхода воды по расходомеру по показаниям счетчика импульса СИ-8;

-показаний пьезометров.

4. После занесения данных измерений в таблицу 6.1 изменить рас­ход с помощью крана В21 и после достижения установившегося режима повторить все измерения. Для надежной серии опытов рекомендуется произвести их не менее чем для трех расходов.

Обработка опытных данных.

При определении коэффициента местного сопротивления (в данном случае внезапного расширения) необходимо иметь в виду, что за местным сопротивлением, где поток претерпевает значитель­ную деформацию лежит достаточно протяженный «участок стабили­зации», на котором существуют крупные вихри с возвратными тече­ниями. Поэтому экспериментальный коэффициент местного сопро­тивления должен учитывать полные потери на участке стабилиза­ции, а значит должен явно зависеть от числа Рейнольдса. Совладе­ние с теоретической формулой Борда можно ожидать только при весьма больших числах Рейнольдса.

Расчетными соотношениями для определения коэффициента местного сопротивления по экспериментальным данным являются следующие. Применительно к рисунку, из уравнения Бернулли для сечения 1 и 2 следует

 

(6.3)

 

где h_вн.р - искомые потери на внезапном расширении.

Здесь сечение 2 выбирается на расстоянии достаточном для расши­рения потока на все сечение S₂. Отнеся потери к скоростному напору получим:

 

(6.4)

 

Разности пьезометрических напоров определяется по пьезометрам 1 и 2, а скорость υ₁ по расходу, измеренному ротаметром. Тогда последняя формула позволяет вычислить экспериментальное значение ξ_вн.р.

Для определения погрешности эксперимента следует сравнить экспериментальное значение ξ_вн.р с теоретическим ξ_теор.р., которое находится по формуле

(6.5)

Все расчетные данные вносятся в таблицу 6.1.

Измерив пьезометрами давления во всех точках их подключе­ния, можно построить пьезометрическую линию вдоль трубы, а так­же линию энергии. Студентам рекомендуется объяснить физиче­скую сущность этих графиков, а также обозначить на них потери напора в местном сопротивлении.

 

Таблица 6.1.

№	V, м3	t, с	Q, м3/с	р1//ρg, мм	р2//ρg, мм	υ1, м/с	ξвн.р.	ξтеор.р.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИСПЫТАНИЯ МЕРНОЙ ДИАФРАГМЫ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу "Местные гидравлические сопротивления", получение навыков опытного определения коэффициентов местных сопротивлений.

 

Задание:

Определить из опыта коэффициенты сопротивления для местных сопротивлений, выполненных в виде диафрагмы. Сравнить полученные результаты с данными справочной литературы.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: