Общие сведения о проведении лабораторных работ 4 страница

а) приведенный к скорости в отводящей трубе –

б) приведенный к скорости в подводящей трубе –

6. Повторить п. 1–5, соответственно, для таблицы 5.2.

7. Построить напорную характеристику резкого сужения и расширения в координатах подача – потребный напор Н_ПОТР= ∆h_C = f(Q) и Н_ПОТР= ∆h_Р = f(Q)

8. Построить характеристики местных сопротивлений в координатах коэффициент сопротивления – критерий Рейнольдса ξ_C1=f(Re₁), ξ_Р1=f(Re₃).

9. Полученные значения сравнить со справочными данными ξ_спр, значения справочных данных можно определить по следующим формулам:

Для внезапного расширения: .

Для внезапного сужения .

10. Сделать и записать выводы.

Таблица 5.1

№

V, л

∆t, сек

Q, л/с

Н_П7, мм

Н_П6, мм

υ₁, мм/с

υ₂, мм/с

Re₁

Re₂

, мм

∆h_С, мм

∆р_С, Па

ξ_С1

ξ_С2

Таблица 5.2.

№

V, л

∆t, сек

Q, л/с

Н_П5, мм

Н_П6, мм

υ₃, мм/с

υ₄, мм/с

Re₃

Re₄

, мм

∆h_Р, мм

∆р_Р, Па

ξ_Р1

ξ_Р2

Лабораторная работа №6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ (НАПОРА) ПРИ ТЕЧЕНИИ ЧЕРЕЗ МЕСТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ВИДЕ ДИАФРАГМЫ И ЗАДВИЖКИ

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 в виде диафрагмы и клиновой задвижки. Сравнить полученные результаты с данными справочной литературы.

Теоретические основы метода:

К местным сопротивлениям, в частности, относятся участки трубопроводов, имеющих переходы с одного диаметра на другой, колена, раструбы, тройники, крестовины, всякого рода запорные устройства и приспособления (краны, задвижки, вентили, клапаны), а также фильтры, сетки, специальные устройства входа и выхода к насосам (диффузоры, конфузоры).

Учет местных сопротивлений играет решающую роль при расчете гидравлически коротких трубопроводах, где величина потерь энергии на местных сопротивлениях сравнима с потерями по длине. Практически любое местное сопротивление приводит к резкому изменению характера течения, сопровождаемого изменением местных скоростей, как по величине, так и по направлению.

На практике для определения потерь энергии на местных сопротивлениях применяется формула Вейсбаха, выражающая потери в долях скоростного напора

, (6.1)

где неизвестный коэффициент пропорциональности ξ называется коэффициентом местного сопротивления.

В качестве скорости υ принимается скорость на участке трубопровода, либо до него. От этого будет зависеть численное значение коэффициента ξ, поэтому необходимо специально оговаривать, по отношению к какой скорости вычислен коэффициент местного сопротивления. В общем случае коэффициент ξ зависит от геометрической формы местного сопротивления и числа Re.

Коэффициент ξ принимается постоянным для данного вида местного сопротивления. Однако экспериментальные исследования показали, что это условие соблюдается только при больших числах Рейнольдса (Re > 104). При небольших величинах Re значения коэффициента ξ существенно зависит от числа Рейнольдса. Справочные значения ξ относятся к случаю, когда местное сопротивление работает в условиях автомодельности по числу Re, т.е. не зависит от его числового значения. Значения ξ, приводимые в справочниках, следует считать ориентировочными. Для уточнения данных о конкретном местном сопротивлении необходимо провести экспериментальное исследование в требуемом диапазоне чисел Re. Однако, есть случаи, когда величина потерь энергии на местном сопротивлении может быть определена теоретически, например, при внезапном расширении потока или прохождении через диафрагму.

Коэффициент сопротивления диафрагмы можно также определить в зависимости от отношения площади поперечного сечения трубы S₂к площади отверстия диафрагмы S₁.

Таблица 6.1

S₂/S₁	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
ξ				18,4	8,2	4,0	2,0	0,97	0,41	0,13

Проведение опыта:

Диаметр отверстия диафрагмы d₀ = 5 мм. Диаметр подводящего трубопровода d = 26 мм. Клиновая задвижка переменного сечения с диаметром условного прохода d_з = 16 мм. Точки замера пьезометрического напора №8 и №9 до и после задвижки З3 расположены во входном и выходном фитингах с тем же условным проходом.

1. Полностью закрыть задвижки З1, З2, З4, З5, З6, З7, З8 и краны КР4, КР5, КР8, КР12. Краны КР6, КР7, КР9, КР14 полностью открыть.

2. Повернуть переключатель насоса Н3 в крайнее правое положение и включить питание переключением соответствующего тумблера на блоке управления.

3. Дождаться наполнения напорной секции накопительного бака, вплоть до возникновения перелива.

4. Откручивая рукоятку задвижки З5 установить уровень жидкости в пьезометре №11 (Н_п11) в соответствие с табл. 6.2.

5. Закрыть кран КР9. Измерить время ∆t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1. Записать значения в таблицу 6.2. Открыть кран КР9.

6. Записать в таблицу показания пьезометра № 10 (Н_П10).

7. Повторить действия по пунктам п. 4, 5, 6 для всего интервалаН_п11 из табл. 6.2.

8. Полностью закрыть задвижку З5.

9. Полностью открутить задвижку З3, а затем из этого положения закручивать ее на число оборотов, указанных в таблицах 6.3–6.5.

10.Откручивая рукоятку задвижки З4 установить уровень жидкости в
пьезометре №9 (Н_П9) в соответствие с табл. 6.3.

11.Закрыть кран КР9. Измерить время Δt заполнения объема V жидкости,
поступающей в мерную емкость ЕМ1. Записать значения в таблицу 6.3.

12.Открыть кран КР9.

13.Записать в таблицу 6.3. показания пьезометра №8.

14.Повторить действия по пунктам п. 4, 5, 6 для всего интервала Н_П9 из

табл. 6.3. Таким образом, получается характеристика задвижки при фиксированной величине перекрытия. Закрыть задвижку З4.

15. Закрутить рукоятку З3 на несколько оборотов (см. табл. 6.4, а затем 6.5 – изменить величину перекрытия) и повторить действия по пунктам 10–14. Таким образом, получить характеристики для нескольких значений перекрытия сечения задвижки. Результаты замеров и количество оборотов задвижки записать в табл. 6.4. и 6.5.

16. Полностью закрыть задвижку З4.

17. Выключить питание насоса Н3.

Обработка результатов опыта:

1. Рассчитать величины расходов Q=V/∆t и записать значения в таблицу 6.2.

2. Рассчитать местные потери напора на диафрагме. Учитывая, что расход жидкости при каждом измерении постоянен (т.е. скоростные напоры в сечениях до и после диафрагмы равны) потери полного напора

следовательно

3. Рассчитать параметры потока в отверстии диафрагмы:

а) среднюю скорость жидкости υ₀= Q/S₀, S₀=πd²/4;

б) скоростной напор – υ²₀/2g;

в) критерий Рейнольдса:

4. Рассчитать параметры потока в подводящем трубопроводе:

а) среднюю скорость жидкости υ = Q/S, S=πd²/4;

б) скоростной напор – υ²/2g;

в) критерий Рейнольдса:

5. Определить коэффициент сопротивления диафрагмы:

а) приведенный к скоростному напору в отверстии диафрагмы-

б) приведенный к скорости в подводящей трубе –

6. Определить коэффициент расхода диафрагмы μ из формулы расхода жидкости:

7. Построить напорную характеристику диафрагмы в координатах подача – потребный напор Н_ПОТР1 = ∆Н_д= f(Q).

8. Построить характеристики диафрагмы в координатах коэффициент сопротивления – критерий Рейнольдса ζ_д0 = f(Re₀) и коэффициент расхода – критерий Рейнольдса μ = f (Re). Примеры показаны на рис. 6.1.

9. Рассчитать величины расходов Q=V/Δt; и записать значения в таблицы 6.3 – 6.5.

10. Рассчитать местные потери напора на задвижке.