Обработка и анализ экспериментальных данных. Результаты проведенных измерений позволяют определить потери напора на участке трубы Т и коэффициент гидравлического трения при различных скоростях течения

 

Результаты проведенных измерений позволяют определить потери напора на участке трубы Т и коэффициент гидравлического трения при различных скоростях течения жидкости. Расчеты проводятся для каждого режима и их результаты заносятся в таблицу 5.3.

1. Потери напора на участие трубы Т, ограниченном точками присоединения пьезометров П1 и П2 можно определить как

,

где h₁ и h₂ - показания пьезометров П1 и П2 соответственно, м.

 

2. Объем жидкости, проходящей через сечение трубки Т за время Δτ, равен

W=S^. Δy,

где S = 0,05 м² – площадь зеркала воды в мерном баке;

Δy – разность уровней воды в мерном баке, м.

3. Расход воды через трубку Т.

.

4. Средняя скорость воды в трубке Т равна

,

где ω – площадь живого сечения трубки Т (d = 0,01 м), м².

5. Число Рейнольдса

,

где υ – коэффициент кинематической вязкости воды, зависящий от температуры. Величина υ может быть определена по эмпирической формуле Пуазейля:

, м²/с.

Для сокращения вычислений можно при определении воспользоваться таблицей:

Таблица 5.1.

t, 0C
υ,×106, м2/с	1,39	1,35	1,31	1,27	1,24	1,21	1,18	1,15	1,12	1,09

6. Экспериментальный коэффициент гидравлического трения может быть определен как:

,

где = 1 м – длина участка трубы Т между точками присоединения пьезометров П1 и П2; g - ускорение свободного падения, м/с².

 

7. Расчетный коэффициент гидравлического трения определяется по эмпирическим формулам в зависимости от режима тече­ния жидкости.

a. Re < 2320 - область ламинарного режима течения жидкости:

b. Re > 2320 - область турбулентного течения жидкости. При турбулентном режиме различают ряд областей, характеризую­щихся различными законами сопротивления: область гладкостенного течения, зоны доквадратичного и квадратичного сопротивления. Однако, для определения коэффициента гидравлического трения при турбулентном режиме движения жидкости для всех областей может быть использована обобщенная формула Альтшуля:

,

где Δ = 0,08۰10^{-3 м - шероховатость внутренней стенки трубы, м;}

d = 0,01 м - внутренний диаметр трубы.

 

Форма и содержание отчета

 

Отчет по лабораторный работе должен содержать:

1. Задачи исследования.

2. Принципиальную схему установки с обозначениями основных элементов и их расшифровкой.

3. Результаты измерений, занесенные в таблицу 5.2.

4. Расчетные формулы с расшифровкой входящих в них величин.

5. Результаты обработки экспериментальных данных и расчет­ные значения, занесенные в таблицу 5.3.

6. Совмещенные графики зависимостей и , выполненные на миллиметровой бумаге.

 

Контрольные вопросы.

 

1. Почему потери напора в этой установке характеризуются лишь разностью пьезометрических столбов?

2. Что такое гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы? Какова с этой точки зрения труба в проведенном исследовании?

3. Как надо было бы считать h_w, если бы в установке труба располагалась вертикально?

4. Что такое гидравлический уклон?

5. Можно ли считать коэффициент гидравлического трения коэффициентом трения жидкости о стенки трубы?

 

Приложение

Таблица 5.2.

№ п./п.	h1.102 м	h2.102 м	Δy.102 м	Δτ, с	t, 0C

 

Таблица 5.3.

 

№ п./п	hw, м	W, м3	V, м/с	Re	λэ	λp

 

Лабораторная работа № 6