Демонстрация уравнения Бернулли
Методические указания к лабораторной работе №2
по дисциплине «Механика жидкости и газа»
для студентов всех форм обучения всех специальностей
Екатеринбург
УДК 62-585.2.001.4
Составители Н.Е. Лаптева, Л.Г. Пастухова
Научный редактор проф., д-р техн. наук А.С. Носков
ДЕМОНСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ: Методические указания к
лабораторной работе №2 по дисциплине «Механика жидкости и газа» / Н.Е. Лаптева, Л.Г. Пастухова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 11 с.
В методических указаниях даётся описание лабораторной работы. Приведены схемы установок, основные расчётные формулы. Указан порядок проведения опытов и обработки результатов эксперимента.
Рис.3. Табл.1.
Подготовлено кафедрой гидравлики.
Ó ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ», 2005
Лабораторная работа №2
ДЕМОНСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ
Общие положения
Для установившегося потока реальной несжимаемой жидкости уравнение Д. Бернулли записывается в виде
,
где z 1 и z 2 – геометрические высоты (удельная потенциальная энергия положения) центров тяжести сечений 1 – 1 и 2 – 2 (рис.1) потока над плоскостью сравнения 0 – 0, м;
– пьезометрические высоты (удельная потенциальная энергия давления) в сечениях 1 – 1 и 2 – 2, м;
– скоростные высоты (удельная кинетическая энергия) в сечениях 1 – 1 и 2 – 2, м;
v1 и v2 – средние скорости в сечениях, м/с;
a1 и a 2 – коэффициенты неравномерности скоростного поля (для условий лабораторной работы можно принять α1 = α2 = 1);
DhW (1-2) – общие потери напора на участке 1 – 2.
Рис. 1. Диаграмма уравнения Д. Бернулли для установившегося потока
реальной жидкости
Цель работы
По результатам опытов построить диаграмму уравнения Д. Бернулли, включающую линии начального и полного напоров, пьезометрическую линию и эпюру потерь напора (рис.1).
Описание установки
Опыты производятся на одной из двух установок, каждая из которых представляет собой трубопровод переменного сечения, оборудованный пьезометрами и трубками Пито.
Схема установки №1, содержащей 24 сечения, дана на рис. 2. Схема установки №2, содержащей 20 расчётных сечений, показана на рис. 3.
А. Порядок выполнения работы на установке №1
1. Постепенно открыть вентиль 2 (рис. 2), выпустить воздух из системы.
2. Установить начальный напор по пьезометру в сечении 1 (» 150 – 170 см).
3. По показаниям пьезометров записать в таблицу величины (z +) в каждом сечении.
4. В сечениях, где установлены трубки Пито, записать значения полных напоров, определенных по скоростям в центре живых сечений, то есть по максимальным скоростям – (z +).
5. Колено 3 (см. рис. 2), установленное в конце трубопровода и вращающееся в вертикальной плоскости, направить так, чтобы жидкость поступала из него в сливную линию 4 (см. рис. 2), минуя мерный бак 5 (см. рис. 2).
6. Для определения путевого расхода Q путзакрыть пробковый кран 6 (см. рис. 2) и измерить время t 1, в течение которого в мерный бак 5 (см. рис. 2) поступит объём 0,05 м3жидкости (показание весов 7 (см. рис. 2) должно увеличиться на 50 кг).
Рис. 2. Схема установки №1: 1 – трубопровод; 2 – вентиль; 3 – колено; 4 – сливная линия; 5 – мерный бак;
6 – пробковый кран; 7 – весы.
Рис. 3. Схема установки №2: 1 – трубопровод; 2 – вентиль; 3 – пробковый кран; 4 – мерный бак;
5 – водомерное стекло; 6 – водомер.
7. Для определения начального расхода колено 3 повернуть так, чтобы вся жидкость поступала в мерный бак 5 (см. рис. 2). Измерить время t 2, в течение которого объём жидкости в баке увеличится на величину W 2 = 0,1 м3(показание весов 7 (см. рис. 2) должно увеличиться на 100 кг). При этом кран 6 (см. рис. 2) должен быть закрыт.
Во избежание переполнения бака 5 (см. рис. 2) немедленно после опыта колено 3 (см. рис. 2) повернуть в исходное положение, а кран 6 (см. рис. 2) открыть.
8. Закрыть вентиль 2 (см. рис. 2).
