Лабораторная работа. Лабораторная работа Измерение давление и расхода, определение режима течения жидкости
 Скачать 69.99 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 1. Измерение давление и расхода, определение режима течения жидкости Целью данной работы является изучение методов измерения давления и расхода жидкости с применением приборов учебного стенда и изучение работы со стендом. Последовательность выполнения работы Откройте предохранительный клапан КП1 стенда, вращая ручку клапана против часовой стрелки до упора. Закройте краны ВН1 и ВН2. Закройте дроссель ДР1, вращая рукоятку по часовой стрелке до упора. При открывании дросселя из регулировочной головки выдвигается индикаторный стержень, показывающий величину открытия дросселя. Включите насосную станцию. Плавно заворачивая рукоятку предохранительного клапана установите уровень давления 1 Мпа (  10 кгс/см2 или 10 бар).Манометр – есть устройство для измерения избыточного давления жидкости или газа. В данном случае жидкости, поступающей из насосного агрегата, течь некуда и она вынуждена открывать предохранительный клапан и вытекать через него в сливную линию и далее в бак. Течение жидкости можно визуально наблюдать через прозрачный сливной трубопровод (на тыльной стороне стенда), идущий от предохранительного клапана по часовой стрелке будет осуществляться подъем давления. При повороте против часовой стрелки – снижение давления. Ограничительная втулка клапана не позволяет поднимать давление выше 3,5…4 Мпа. Установите клапаном КП1 давление величиной 1,5 Мпа. Открывайте постепенно дроссель ДР1. Показания манометра МН1 будут падать, т.е. давление будет снижаться. Вывод – давление появляется в системе при наличии сопротивления течению жидкости (наличии нагрузки) и снижается при уменьшении сопротивления, т.е. в данном случае – открытии дросселя. Откройте дроссель на 2...3 оборота регулировочной головки. Поток от насоса будет направлен в мерную емкость. Включите питание системы управления. При этом загорятся индикаторы на измерительном приборе – секундомере. Переключите тумблер управления режимами работы в положение «СЕКУНДОМЕР». В данном режиме при нажатии на кнопку включения секундомера (см. описание стенда) начнется отсчет времени. После отпускания кнопки – счет остановится. Для сброса времени необходимо нажать кнопку «СБРОС». Сбросьте время на счетчике времени. Закройте сливной кран на емкости ЕМ. После появления жидкости в емкости и достижения ею некоторого уровня, например V0=0,3 л нажмите на кнопку запуска секундомера. Удерживая кнопку следите за возрастанием уровня жидкости в емкости. После достижения уровня, например VК = 1,2 (2,2 или какого – либо другого уровня) отпустите кнопку. Откройте сливной кран емкости. В процессе проделанных манипуляций будет получен объем жидкости: V=V0 - VК, набранный за время ∆t, с. По данным результатам вычисляется расход жидкости, т.е. количество в единицу времени, поступивший через дроссель и трубопроводы в мерную емкость: Q=V/∆t. При течении жидкости через мерную емкость происходит постоянное обтекание измерительного стержня температурного указателя, который показывает температуру жидкости. Температура жидкости требуется для определения ее вязкости использованием справочных материалов. Вязкость рабочей жидкости требуется для вычисления параметра – число Рейнольдса, который позволяет сделать вывод о режимах течения жидкости. Число Рейнольдса для течения в круглом трубопроводе вычисляется: Re=  *d/υ,где – скорость течения жидкости в трубе, d– диаметр трубопровода (d=6 мм); υ – вязкость рабочей жидкости. Сведения о марке рабочей жидкости записаны в руководстве по эксплуатации. Допускается вычислять число Рейнольдса следующим образом: Re=4*Q/(  *d*υ), =3,14.В диапазоне чисел Рейнольдса до 2300 течение будет ламинарным; при значениях чисел Рейнольдса свыше 4000 – турбулентным. Лабораторная работа № 2. Построение напорной и пьезометрической линий трубопровода Целью данной работы является изучение закона сохранения энергии при течении жидкости по гидросистеме или трубопроводу, изучение уравнения Бернулли и построение напорной и пьезометрической линий при течении жидкости по трубопроводу переменного сечения, определение коэффициентов сопротивления фасонных участков трубопровода. Схема трубопровода представлена на рис Часть 1. Экспериментальное исследование течения по трубопроводу переменного сечения ТРИ2 Откройте предохранительный клапан КП1 стенда, вращая ручку клапана против часовой стрелки до упора. Закройте краны ВН1 и ВН2. Закройте дроссель ДР1, вращая рукоятку по часовой стрелке до упора. При открывании дросселя из регулировочной головки выдвигается индикаторный стержень, показывающий величину открытия дросселя. Откройте кран ВН1. Плавно поднимайте давление клапаном КП1 до значения 0,4…0,5 МПа. Закройте кран ВН3. Дождитесь набора жидкости в емкости. При температуре ниже 400С жидкость необходимо подогреть. Для этого выполните следующие действия. - закройте кран ВН1; - настройте клапан КП1 на давление 0,3…0,35 МПа; - откройте дроссель ДР1 на 0,5…1 оборот; - закройте кран ВН3; - дождитесь разогрева рабочей жидкости до температуры 400С; - после нагрева жидкости закройте дроссель ДР1; - откройте предохранительный клапан КП1, кран ВН3. Оборудование готово к проведению экспериментов. Плавно заворачивая рукоятку предохранительного клапана установите уровень давления 0,5 МПа ( 5 кгс/см2 или 5 бар).Откройте кран ВН1 Запишите значения статического давления рА; рВ; рС; рЕ. по показаниям манометров МН2, МН3, МН4, МН5 соответственно в сечениях А, В, С, Е. Включите питание системы управления. При этом загорятся индикаторы на измерительном приборе – секундомере. Переключите тумблер управления режимами работы в положение «СЕКУНДОМЕР». В данном режиме при нажатии на кнопку включения секундомера (см. описание стенда) начнется отсчет времени. После отпускания кнопки – счет остановится. Для сброса времени необходимо нажать кнопку «СБРОС». Сбросьте время на счетчике времени. Закройте сливной кран на емкости. После появления жидкости в емкости и достижении ею некоторого уровня, например V0=0,3 л нажмите на кнопку запуска секундомера. Удерживая кнопку следите за возрастанием уровня жидкости в емкости. После достижения уровня, например VК=1,2 (2,2 или какого – либо другого уровня) отпустите кнопку. Откройте сливной кран емкости. Запишите величины объемов жидкости V0 и VК и время жидкости ∆t. Откройте предохранительный клапан КП1. Часть 2. Обработка результатов измерений Вычислите расход Q жидкости через экспериментальный трубопровод ТРИ2, набранный за время ∆t, с. Рассчитывайте величину потерь давления ∆р1=рА – рВ на трение на первом участке длиной L1. Вычислите скорость течения жидкости в трубопроводе:  Используя следующее выражение, вычислите коэффициент сопротивления  первого участка: , где плотность жидкости  3. Вычислите значение коэффициента трения  на данном участке: .Используя, полученное значение коэффициента трения и учитывая, что четвертый участок аналогичен первому, вычислите потери давления на четвертом участке:  Скорость течения жидкости на первом участке равна скорости течения на четвертом:  Определите расчетное значение давления в сечение D трубопровода ТРИ2.  Определите величины полного давления в сечениях A, B, C, D, E:    , d=3,2 мм  Коэффициент неравномерности распределения скоростей для данных экспериментов можно ориентировочно принять равным 1. В связи с этим он не учитывается в приведенных расчетных зависимостях. Постройте линии полного и статического давления. При необходимости получения характеристик в виде напорной и пьезометрической линии, разделите величины полного давления и статического на величину ускорения свободного падения g=9,8 м/c2 и величину плотности  =880 кг/м3: Лабораторная работа №3. Определение сопротивления участков сужения трубопровода и расширения Данная работа выполняется с использованием экспериментальных данных лабораторной работы №2. Определите потери полного давления на участке В-С трубопровода ТРИ2:  Рассчитайте значение коэффициента сопротивления сужения  , приведенного к скорости в сечении С: Рассчитайте значение коэффициента сопротивления расширения потока  , приведенного к скорости в сечении В: Сделайте выводы по проведенным исследованиям. Лабораторная работа №4. Экспериментальное исследование течения по трубопроводу. Определение коэффициента гидравлического трения (коэффициента Дарси) Целью данной работы является экспериментальное определение расходно – перепадной характеристики трубопровода, определение зависимости коэффициента сопротивления трубопровода и коэффициента трения от числа Рейнольдса. Последовательность выполнения работы: Откройте предохранительный клапан КП1 стенда, вращая ручку клапана против часовой стрелки до упора. Закройте краны ВН1 и ВН2. Закройте дроссель ДР1, вращая рукоятку по часовой стрелке до упора. При открывании дроссели из регулировочной головки выдвигается индикаторный стержень, показывающий величину открытия дросселя. Откройте кран ВН1. Плавно поднимайте давление клапаном КП1 значения 0,4…0,5 МПа. Закройте кран ВН3. Дождитесь набора жидкости в емкости ориентировочно до 2…3 л. Измерьте температуру рабочей жидкости. При температуре ниже 400С жидкость необходимо подогреть. Для этого выполните следующие действия. - закройте кран ВН1; - настройте клапан КП1 на давление 3…3,5 МПа; - откройте дроссель ДР1 на 0,5…1 оборот; - закройте кран ВН3; - дождитесь разогрева рабочей жидкости до температуры 400С; - после нагрева жидкости закройте дроссель ДР1; - откройте предохранительный клапан КП1, кран ВН3. Оборудование готово к проведению экспериментов. Откройте кран ВН2. Жидкость через трубопровод будет поступать в мерную емкость. Включите питание системы управления. Измерьте значение времени и контрольного объема для вычисления расхода. Запишите объем V, время ∆t, давление p1 по манометру МН1, температуру t0рабочей жидкости в таблицу 4.1 Увеличьте настройкой клапана КП1 давление р1 на 0,2…0,4 МПа по сравнению с предыдущим значением. Повторите измерения в соответствии с п.6. Измерения выполнять до достижения р1=3…3,5 МПа. При необходимости добавьте количество столбцов таблицы. Откройте предохранительный клапан КП1. Выключите насосную стацию и питание системы управления.  Рассчитайте значение расхода в соответствии с экспериментальными данными таблицы. По справочной литературе занесите в таблицу данные о вязкости (коэффициент кинематической вязкости ) рабочей жидкости в соответствии с ее маркой и температурой. Постройте график зависимости перепада давления ∆р=р1 на трубопроводе от расхода Qрабочей жидкости через него. Рассчитайте значения скорости течения в трубопроводе, коэффициента сопротивления  трубопровода, коэффициента трения и числа Рейнольдса Re для условий течения жидкости в трубопроводе. Постройте график зависимости потерь давления от скорости течения, коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса, коэффициента трения от числа Рейнольдса. Сделайте выводы. Расчетные зависимости для выполнения вычислений:    =    коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости;  = 500 мм – приведенная длина трубопровода;  = 2,9 мм;  – потери давления на прочих участках трубопровода от места подключения манометра до выхода в измерительную емкость. Приведенное значение коэффициента сопротивления  получено экспериментально. Значения коэффициента кинематической вязкости берутся из справочной литературы для типа рабочей жидкости, на которой проводятся эксперименты и для температуры условий эксперимента. Проанализировать полученные данные, сформулировать выводы. Примечание. При перегреве рабочей жидкости выше 700С необходимо дать оборудованию остыть. Таблица 4.1
Лабораторная работа №5. Исследование нестационарных процессов истечения жидкости через гидродроссель (истечение через диафрагму под переменным напором) Целью первой части данной работы является экспериментальное исследование характеристики диафрагмы при переменном напоре на входе диафрагмы, определение ее коэффициента сопротивления, расхода и их изменения в зависимости от числа Рейнольдса. Переменный напор создается пневмогидравлическим аккумулятором полным объемом VАК=1,5 л. Целью второй части работы является изучение работы пневмогидравлического аккумулятора, закона политропного расширения газа (воздуха). Эксперименты в процессе работы проводятся один раз. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
рабочей жидкости, м2/c