Опытная установка представляет собой трубопровод состоящий из трех последовательно соединенных труб. По длине трубопровода установлены местные сопротивления. До и после местных сопротивлений установлены пьезометры, которые выведены на общий пьезометрический щит. Длины участков и их диаметр показаны на рисунке 2.
Нуль шкалы пьезометров совпадает c осью трубопровода, которая находится в плоскости сравнения (z = 0).
Движение воды по трубопроводу осуществляется за счет напора, создаваемого водонапорным баком, уровень воды в котором поддерживается постоянным.
Расход воды регулируется вентилем. Для измерения расхода воды установлен мерный бак с уровнемером.
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Открыть кран 3.
2. С помощью крана 4 установить в трубопроводе 2 произвольный расход жидкости.
3. С помощью секундомера определить время t наполнения слоя воды с в мерном баке 5.
4. Измерить пьезометрические напоры в сечениях, где выведены устья пьезометров.
5. Закончив измерения, закрыть кран 4.
6. Экспериментальные данные занести в таблицу 1.
|
Таблица 1
Экспериментальные данные и обработка результатов
| Опытные значения | Расчетные значения | ||||||||||||||||||||||
| Напор, см | Показания пьезометров, см | Высота слоя воды, см | Время, с | Объем, см3 | Расход, см3/с | Скорость, см/с | 
| 
| Re1 | Re2 | Определить по ф. Дарси-Вейсбаха | ||||||||||||
| hдл1 | hдл2 | hдл3 | hдл4 | hдл5 | |||||||||||||||||||
| Н0 | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| с | см | V | Q | υ1 | υ2 | см | см | б/р | б/р | см | см | см | см | см |
Обработка опытных данных
1. Начертить в масштабе схему экспериментальной установки (рис. 2) с указанием мест подключения пьезометров. Пронумеровать линейные участки трубопровода.
2. Определить объем воды V, см 3, заполнения мерного бака. Размеры мерного бака: а =19 см, b =44 см
.
3. Определить расход Q,зная время t, с, заполнения объема воды V в мерном баке по формуле
.
4. Определить скорости движения воды в трубах
,
где 
– площадь поперечного сечения трубы, d 1=33 мм, d 2=60 мм.
5. Определить значение числа Рейнольдса на участках трубопровода
,
где ν – кинематический коэффициент вязкости воды, 
.
6. Вычислить скоростные напоры 
на участках трубопровода. Коээфициент Кориолиса α принять: для ламинарного режима – 2, для турбулентного режима – 1,1.
7. Построить пьезометрическую линию и линию полного напора.
8. По формуле Дарси-Вейсбаха вычислить потери напора по длине hдл для участков трубопровода
(4)
где L – длина рассматриваемого участка трубопровода;
d – диаметр рассматриваемого участка;
– средняя скорость движения жидкости;
– коэффициент гидравлического трения (гидравлического сопротивления);
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Шероховатость трубы принять Δ=0,15 мм.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
«ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ»
Цель работы
Определение экспериментальных значений коэффициентов суммарного сопротивления двух местных гидравлических сопротивлений при установившемся напорном движении жидкости в трубе.
Вводная часть
Приводимые в справочнике экспериментальные данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к движению жидкости с нормальным (выровненным) полем скоростей. Но в практике местные сопротивления размещены иногда настолько близко одно к другому, что поток между ними не успевает выравниваться, т.к. вихреобразования возникающие при проходе через местное сопротивление, сказывается на значительном протяжении вниз по течению.
Расстояние после местного сопротивления, в пределах которого устанавливается нормальная (выровненная) эпюра скоростей и прекращается влияние местного сопротивления на поток, называется длиной влияния местного сопротивления.
При больших числах Рейнольдса для оценки длины влияния пользуются соотношением
(1)
где 
– длина влияния местного сопротивления;
d – диаметр трубопровода.
В действительности длина влияния зависит как от геометрии местного сопротивления, так и от числа Рейнольдса (возрастая с его увеличением) и относительной шероховатости трубопровода, т.е.
(2)
где ζ кв – коэффициент рассматриваемого местного сопротивления в квадратичной области.
Исследования показали, что длина влияния местного сопротивления во всей области турбулентного движения описывается зависимостями вида
(3)
где λ – коэффициент гидравлического трения трубы.
При малых числах Рейнольдса взаимное влияние местных сопротивлений проявляется слабее, длина влияния местного сопротивления имеет меньшую величину и приближенно может быть оценена по формуле
(4)
