Устройство гидравлических лабораторных установок

Лабораторные работы по «Гидродинамике» выполняются на нескольких лабораторных установках.

1. Гидравлическая установка «Переносная гидравлическая лабо­ратория (ПГЛ)».

С использованием лабораторной установки «Переносная гидравлическая лабо­ратория (ПГЛ)» выполняются лабораторные работы № 1.1-1.6. Могут также выполняться лабораторные работы № 1.7-1.8.

Внешний вид переносной гидравлической лабо­ратории (ПГЛ) в рабочем положении представлен на рис. 1.1.1, а ее схемаприведена на рис. 1.1.2. ПГЛ состоит из напорного резервуара с панелью 2 на шарнирах, на которой располагаются шкала 3 и пьезометры 4.

Внутри резервуара имеется водосливная перегородка 18, разделяющая резервуар на две части: рабочую и сливную. К рабочей части подводится вода от водопроводного крана че­рез штуцер 19, из сливной части резервуара вода отводится через трубку 20 к стоку.

В одной стенке резервуара имеются патрубки 5, к ним при помощи коротких резиновых трубок (длиной 4-5 см) присоединяются рабочие трубки: стеклянная Re 6, в патру­бок которой вставляется тонкая трубка с цветной жидкостью для подкра­шивания воды; металлическая переменного сечения Б 7; металлическая постоянного сечения λ 8; разъемная ξ 9, состоящая из двух коротких трубок, меж­ду которыми помещается плексигласовый патрон 10 со встав­ленной в него диафрагмой с отверстием малого диаметра.

 

Рис. 1.1.1.Переносная гидравлическая лабо­ратория (ПГЛ)

 

Рис. 1.1.2. Схема переносной гидравлической лабо­ратории (ПГЛ)

На трубках 7, 8, 9 имеются штуцера 11 для присоедине­ния их к пьезометрам посредством резиновых трубок 12. Все рабочие трубки опираются на подставку 13 и заканчиваются пробковыми кранами 14.

В другой стенке резервуара имеются отверстие 17 и насад­ки 15 и 16, закрываемые резьбовыми крышками.

2. Гидравлическая установка «Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли».

С использованием лабораторной установки«Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли» могут выполняться лабораторные работы № 1.2-1.4.

Внешний вид лабораторной установки«Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли»в рабочем положении представлен на рис. 1.1.3.

 

Рис. 1.1.3. Лабораторная установка«Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли»

Лабораторная установка«Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли»состоит из напорного резервуара 1, каналом переменного сечения 2 с пьезометрами 3 и трубками Пито 4.

Напорный резервуар наполняется водой насосом, который подает воду из внутреннего автономного резервуара. В правой стенке резервуара имеется отверстие, к которому подсоединен канал переменного сечения, закрепленный наклонно.

В пяти сечениях канала подсоединены по две стеклянные трубки (6,7). Левая трубка (6) является пьезометром, предназначенным для измерения пьезометрического напора  (удельной потенциальной энергии давления), правая - трубкой полного гидродинамического напора (7), предназначенной для измерения суммы удельной потенциальной кинетической энергии потока ( + ) в рассматриваемом сечении. Разность уровней подъема жидкости в этих трубках будет равна удельной кинетической энергии или скоростному напору , зная который можно вычислить скорость движения потока в рассматриваемом сечении. Все трубки смонтированы на щите. Вдоль трубок имеются шкалы для определения с помощью кареток 8 уровней подъема жидкости в них.

Все отсчеты ведутся от горизонтальной плоскости сравнения, каковой является плоскость крышки напорного резервуара 1.

Для измерения геометрической высоты расположения над плоскостью сравнения центров тяжести сечений канала z имеются в каждом сечении линейки 5.

Визуализация потока жидкости, протекающей в канале переменного сечения, достигается за счет прозрачной стенки, выполненной из органического стекла.

Создание в канале переменного сечения установившегося движения жидкости достигается поддержанием постоянного уровня воды в напорном резервуаре 1 с помощью сливной трубы 9 для сброса избыточной жидкости. Регулирование скорости в канале осуществляется краном 10.

Органы управления лабораторной установкой расположены на передней панели и включают:

Маховичок регулирования подачи воды в напорный резервуар.

Маховичок регулировочного крана перелива воды.

Маховички кранов для слива воды из мерного бачка.

Глазок контроля уровня воды в баке.

Шкала наполнения мерного бака.

Маховичок крана на выходе из канала переменного сечения.

Каретки для фиксирования положений линии гидродинамического напора и пьезометрической линии.

Кран слива жидкости из бака.

Сигнальная лампочка сети.

Рычажок автомата включения насоса.

3. Гидравлическая установка «Определение коэффициентов гидравлического трения».

С использованием лабораторной установки«Определение коэффициентов гидравлического трения» может выполняться лабораторная работа № 1.6.

Внешний вид лабораторной установки«Определение коэффициентов гидравлического трения» в рабочем положении представлен на рис. 1.1.4.

Лабораторная установка«Определение коэффициентов гидравлического трения» состоит из напорного резервуара 1, трубки постоянного сечения 2, панели пьезометрических трубок 3, мерной емкости 4.

Напорный резервуар наполняется водой насосом, который подает воду из внутреннего автономного резервуара. При работе насос через кран перекачивает рабочую жидкость в напорный бак. В напорном баке уровень контролируется сливной трубой, через которую избыточная рабочая жидкость сливается в бак. Слив рабочей жидкости из бака - через кран. С передней стороны напорный бак закрыт прозрачной стенкой, которая позволяет визуально наблюдать уровень воды.

В правой стенке резервуара имеется отверстие, к которому подсоединена трубка постоянного сечения. На трубке постоянного сечения имеются штуцера для присоедине­ния их с помощью резиновых трубок к пьезометрам. Пьезометры (10шт.) установлены на панели, где закреплены мерные линейки для определения уровней воды.

 

Рис. 1.1.4. Лабораторная установка«Определение коэффициентов гидравлического трения»

На передней панели размещены маховички управления краном подвода, краном слива из мерного бачка и краном слива воды из исследуемой трубы.

    Мерный бачок имеет перегородку, контролирующую сливной уровень, через который вода по трубе сливается в бак. Рабочий уровень в мерном бачке контролируется визуально по шкале. Слив из трубопровода осуществляется через трубу в мерный бачок.

    4. Гидравлическая установка «Истечение жидкости из отверстий и насадок».

С использованием лабораторной установки«Истечение жидкости из отверстий и насадок» выполняются лабораторные работы № 1.7-1.8.

Внешний вид лабораторной установки«Истечение жидкости из отверстий и насадок» в рабочем положении представлен на рис. 1.1.5.

 

Рис. 1.1.5. Лабораторная установка«Истечение жидкости из отверстий и насадок»

Лабораторная установка«Истечение жидкости из отверстий и насадок» состоит из напорного резервуара 1, мерной емкости 2, расположенной в нижней части установки, кронштейна с уровнемерами 3.  

Напорный резервуар наполняется водой насосом, который подает воду из внутреннего автономного резервуара. В правой стенке резервуара имеется резьбовое отверстие, куда ввинчиваются сменные насадки.

Напорный резервуар имеет переливную трубу, обеспечивающую наибольший напор (500 мм), и прозрачную стенку с четырьмя рисками, предназначенными для проведения опытов при четырех различных напорах. Высота уровня жидкости, соответствующая этим рискам, составляет 250, 300, 400 и 500 мм. Кроме того, эта стенка снабжена непрерывной вертикальной шкалой для фиксации любого уровня. Постоянство напора может быть обеспечено регулировкой краном 8 подачи жидкости в бак, равной истечению из отверстия или насадки.

Мерная емкость имеет три резервуара прямоугольной формы с мерными линейками, которые позволяют определять уровни воды в соответствующем резервуаре.

Уровнемеры для замера траекторий струи выполнены в виде измерительных игл, двигающихся с помощью резьбовой линейки в вертикальной плоскости. Уровнемеры имеют мерную шкалу, что позволяет определять высоту отклонения струи жидкости от горизонтальной оси при ее истечении из напорного резервуара.

Органы управления насосной установкой расположены на передней панели и включают: маховички кранов для слива воды из мерного бачка; маховичок регулирования подачи воды в напорный резервуар; глазок контроля уровня воды в баке; винты регулирования горизонтального уровня воды в баке; шкала наполнения мерного бака; маховички управления мерными иглами; кран слива жидкости из бака; сигнальная лампочка сети; рычажок автомата включения насоса.