4.8. Вычислить значение скорости потока: , где w2- площадь сечения трубопровода.

4.9. Замерить температуру воды и найти значение кинематического коэффициента вязкости n.

4.10. Вычислить значение критерия Рейнольдса по формуле

,

где d2 – диаметр трубопровода; n- коэффициент кинематической вязкости.

4.11. Результаты вычислений внести и таблицы 1,2.

4.12. После проведения опытов для разных расходов построить график зависимости .

5. Контрольные вопросы

5.1. Какова конструкция водомера Вентури?

5.2. Что учитывает коэффициент водомера К?

5.3. Что учитывает коэффициент расхода m?

5.4. Изобразить схему водоструйного насоса.

5.5. Какие приборы и устройства применяют для измерения расхода жидкости?

5.6. Как влияет число Re на значение коэффициента m.

6. Литература

6.1. Башта , гидромашины и гидроприводы. М., Машиностроение 1982 г., стр. 52-54.

6.2. Учингус и гидравлические машины. Харьков 1970г., стр. 128-133.

6.3. , Калицун , водоснабжение и канализация. М., Стройиздат 1972 г., стр. 49-50.

Таблица результатов измерений

Таблица 1

Зависимость коэффициента m от числа Re

Таблица 2

Определение потерь напора и коэффициента сопротивления

по длине в трубопроводе

1. Цель работы

Ознакомление с методом постановки гидравлических экспериментов по определению коэффициентов сопротивления трения по длине.

2. Ведение

Основной расчётной формулой для определения потерь напора по длине является формула Дарси-Вейсбаха:

,

где λ-коэффициент Дарси; – потери напора по длине; , d – геометрические размеры трубопровода; V - средняя скорость потока.

Эта формула применима как при турбулентном, так и при ламинарном режиме движения, различие заключается лишь в значении коэффициента l.

Если экспериментально определить потери напора h, зная геометрические характеристики трубопровода легко получить значения коэффициента l

.

Известно, что из закона гидравлического подобия коэффициент Дарси зависит от числа Рейнольдса Re, а так же от безразмерного геометрического фактора - относительной шероховатости внутренней поверхности трубы, т. е.

,

где D-средняя высота бугорков шероховатости; d-диаметр трубы.

Когда шероховатость трубы не влияет на её сопротивление, трубу называют гидравлически гладкой, т. е l=f(Re).Этот режим имеет место при 2300<Re<105,для определения l можно пользоваться формулой Блазиуса:

.

Как показывают опыты ряда исследователей, при турбулентном течении жидкости непосредственно на стенке трубы обычно имеется ламинарный слой. Это очень тонкий слой жидкости, движение в котором происходит без перемешивания. Причём, при увеличении скорости движения потока и, следовательно, Re , толщина ламинарного слоя уменьшается.

При этом бугорки шероховатости будут полностью выступать из ламинарного слоя и начнут оказывать влияние на величину потерь. Этот режим имеет место при

20d/Kэ<Re<500d/Kэ,

где Кэ - эквивалентная абсолютная шероховатость.

Эта область называется «доквадратичной» или «переходной». Значение l можно определить по формуле Альтшуля:

.

При дальнейшем увеличении скорости движения ламинарный слой исчезает, бугорки шероховатости будут полностью находиться в турбулентном потоке. Здесь Re>500d/Kэ. Эта область называется областью автомодельности или режимом «квадратичного сопротивления». Значит l можно определить по формуле Шифринсона.

.

Таким образом, путём сравнения численного значения отношения Kэ/d c числом Re можно установить границы областей (режимов) турбулентного течения в шероховатых трубах.

3. Измерительные приборы

Мерный бак, секундомер, пьезометры, термометр, линейка.

Схема установки

1. Напорный резервуар;

2. Участок трубы, на котором определяется коэффициент Дарси-Вейсбаха λ, труба установлена горизонтально;

3. Пьезометры;

4. Мерный бак;

5. Регулировочный вентиль;

4.Последовательность наблюдения и обработка результатов наблюдения

4.1.Изобразить схему установки. Измерить длину опытного участка трубы и внутренний диаметр.

4.2.Открыть задвижку у напорного бака и вентили на отводах к пьезометрам 11 и 12, выпустить воздух из резиновых колен, соединяющих пьезометрические трубки с трубопроводом.

4.3.Включить центробежный насос (включается лаборантом или преподавателем) для подачи воды в главный напорный бак.

4.4.Открыть вентиль, определить расход объёмным способом.

4.5.После того как, уровень воды в пьезометрах установиться, снять показания пьезометров и определить разность пьезометрических высот.

4.6.Вычислить живое сечение потока, среднюю скорость движения воды в опытном участке трубопровода и найти величину у дельной кинетической энергии.

4.7.Определить величину коэффициента сопротивления трения пользуясь формулой Дарси-Вейсбаха.

.

4.8.Измерить температуру воды и вычислить значения числа Рейнольдса (см. лабораторную работу №3) для выяснения режима течения жидкости, выявления зоны сопротивлений и выбора соответствующей формулы для подсчёта коэффициента Дарси по эмпирическим формулам других исследователей.

4.9.Произвести аналогичные измерения для 4-5 других значений расходов. Результаты заносим в таблицу 1.

4.10.Полученные значения наносятся на график .

4.11. По формулам различных исследователей подсчитать значение “λ” занести в таблицу 2.

5.Контрольные вопросы

5.1. Что такое область гидравлически гладких труб?

5.2. Что такое квадратичная и доквадратичная область?

5.3. Как влияет шероховатость стенок труб на коэффициент гидравлического сопротивления?

5.4. Что такое число Re и как оно влияет на потери напора?

5.5. Что такое относительная шероховатость?

5.6. Нарисуйте и объясните график Мурина?

6. Литература

6.1. , Калицун , водоснабжение и канализация. М; Стройиздат,1972, стр 56-60

6.2. Башта , гидромашины и гидроприводы. Машиностроение, 1982, стр 82-91

Результаты измерений

Таблица 1

Таблица 2

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5