Описание установки и методика выполнения работы

2.1 Установка (рисунок 4.3) представляет собой систему напорных трубопроводов с последовательно расположенными на нем гидравлическими сопротивлениями (по длине и местными).

 

 

Рисунок 4.3 ─ Схема установки

К каждому гидравлическому сопротивлению подключено по два пьезометра (перед и за ним). Все пьезометры для удобства работы выведены на щит 4. Для регулирования расхода воды в системе служит вентиль 2. Величина измеряется с помощью мерного бака 1 и секундомера. 3. Подача воды в систему осуществляется из питающего резервуара 5 по трубе открытием задвижки. Постоянный уровень воды в резервуаре 5 (для обеспечения установившегося движения в системе) поддерживается переливным устройством. Вода в резервуар 5 подается центробежным насосом.

2.2 При закрытом вентиле 2 включить насос и обеспечить подачу воды в питающий резервуар 5. После наполнения водой резервуара и стабилизации уровня воды в нем (переливное устройство должно при этом работать) следует плавным открытием вентиля 2 подать воду в систему трубопроводов. Далее, необходимо измерить: отметки уровней воды в пьезометрах, расход воды в системе (с помощью мерного бака 1 и секундомера 3), а так же ее температуру (термометром в резервуаре 1). Результаты измерений для опытов (при разных расходах воды) записать в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Результаты измерений и расчета

№	Наименование измеряемых и вычисляемых величин	Участок прямой трубы 1	Участок прямой трубы 2	Внезапное сужение потока	Внезапное расшир. потока	Участок прямой трубы 3
	Номера сечений
	Диаметр трубы, , м
	Площадь сечения, S=p D2/4, м2
	Показания пьезометра (отметка уровня воды в нем),м
	Мерный объём жидкости, , м3
	Время наполнения мерного объёма, , с
	Температура воды, , °С
	Длина участка прямой трубы, , м
	Расход воды, , м3
	Скоростной напор в сечении , м
	Полный напор в сечении, м
	Местные потери напора, , м
	Потери по длине, , м

Продолжение таблицы 4.1

	Опытный коэффициент местных потерь,
	Справочный коэффициент местных потерь,
	Число Рейнольдса
	Опытный коэффициент гидравлического трения,
	Расчетный коэффициент гидравлич. трения, λрас

Обработать опытные данные и результаты представить в виде таблицы 4.1. Сформулировать выводы по результатам работы.

3 Основные контрольные вопросы

1. Напишите и поясните формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха.

2. Поясните, как опытным путем определяют величины коэффициентов l и x.

3. Что характеризуют коэффициенты l и x, от каких факторов в общем случае они зависят и как их определяют при гидравлических расчетах?

4. Объясните, что такое D_э и D_э/d, как найти величину D_э при гидравлических расчетах.

5. Назовите области гидравлического сопротивления трубопроводов и объясните, как определяют область сопротивления при гидравлических расчетах.

6. Изобразите схемы движения жидкости при резком повороте трубы на 90⁰, а также при резком расширении и резком сужении трубопровода и дайте пояснения к ним, указав, что характерно для движения потока при протекании его через любое местное сопротивление.

Лабораторная работа № 5

Изучение истечения жидкости через малые отверстия в тонкой

Стенке и насадки при постоянном напоре в атмосферу

Цель работы: Исследование параметров истечения через малое круглое отверстие и из внешнего цилиндрического и конических (сходящегося и расходящегося) насадков при постоянном напоре в атмосферу.

Общие сведения

Гидравлически малым отверстием считают отверстие, высота которого не превышает 0,1 Н, где Н ─ превышение свободной поверхности жидкости над центром тяжести отверстия. Стенку считают тонкой, если ее толщина d < (1,5...3,0)d, где d ─ диаметр отверстия. При выполнении этого условия величина d не влияет на характер истечения жидкости из отверстия, так как вытекающая струя жидкости касается только острой кромки отверстия.

Поскольку частицы жидкости движутся к отверстию по криволинейным траекториям, под действием сил инерции струя, вытекающая из отверстия, сжимается. Благодаря действию сил инерции струя продолжает сжиматься и после выхода из отверстия. Наибольшее сжатие струи, как показывают опыты, наблюдается в сечении «с-с» на расстоянии примерно (0,5...1,0)d от входной кромки отверстия (рисунок 5.1). Это сечение называют сечением сжатия.

Степень сжатия струи в этом сечении оценивают коэффициентом сжатия e:

, (5.1)

где w_с и w соответственно площадь сжатого живого сечения струи и площадь отверстия.

 

 

Рисунок 5.1─ Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке

Среднюю скорость струи V_c в сечении сжатия с-с при вычисляют по формуле, полученной из уравнения Д. Бернулли, составленного для сечений 1-1 и с-с (рисунок 5.1):

, (5.2)

где j ─ коэффициент скорости отверстия

(5.3)

На основе использования уравнения траектории струи, вытекающей из отверстия, получено еще одно выражение для коэффициента j:

(5.4)

В формулах(5.2) и(5.4) a ─ коэффициент Кориолиса, z ─ коэффициент сопротивления отверстия, x_i и y_i ─ координаты произвольно взятой точки траектории струи.

Поскольку напор теряется главным образом вблизи отверстия, где скорости достаточно велики, при истечении из отверстия во внимание принимают только местные потери напора.

Расход жидкости Q через отверстие равен:

(5.5)

где , (5.6)

m ─ коэффициент расхода отверстия, учитывающий влияние гидравлического сопротивления и сжатия струи на расход жидкости. С учетом выражения для m формула (5.5) принимает вид

(5.7)

Величины коэффициентов e, z, j, m для отверстий определяют опытным путем. Установлено, что они зависят от формы отверстия и числа Рейнольдса. Однако при больших числах Рейнольдса (R_e ³ 10⁵) указанные коэффициенты от R_e не зависят и для круглых и квадратных отверстий при совершенном сжатии струи равны: e= 0,62...0,64, z=0,06, j=0,97...0,98, m=0,60...0,62.

Насадкой называют патрубок длиной 2,5d £ L_H £ 5d (рисунок 5.2), присоединенный к малому отверстию в тонкой стенке с целью изменения гидравлических характеристик истечения (скорости, расхода жидкости, траектории струи).

Насадки бывают цилиндрические (внешние и внутренние), конические (сходящиеся и расходящиеся) и коноидальные, т.е. очерченные по форме струи, вытекающей из отверстия.

Использование насадки любого типа вызывает увеличение расхода жидкости Q благодаря вакууму, возникающему внутри насадка в области сжатого сечения с-с (рисунок 5.2) и обуславливающему повышение напора истечения.

Среднюю скорость истечения жидкости из насадки V и расход Q определяют по формулам, полученным из уравнения Д. Бернулли, записываемого для сечений 1-1 и 3-3 (рисунок 5.2).

, (5.8)

где ─ коэффициент скорости насадки; z_Н ─ коэффициент сопротивления насадки.

 

Рисунок 5.2 ─ Истечение из внешнего цилиндрического насадка

Для выходного сечения 3-3 коэффициент сжатия струи e=1 (насадка в этой области работает полным сечением), поэтому коэффициент расхода насадки m_Н = j_Н.

Расход жидкости, вытекающий из насадки, вычисляется по формуле, аналогичной формуле (5.7),

(5.9)

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: