рабочая тетрадь. Рабочая тетрадь по гидравлике (2). Лабораторная работа 1. Изучение физических свойств жидкости 1 Теоретическое положение

• Название: Лабораторная работа 1. Изучение физических свойств жидкости 1 Теоретическое положение
• Анкор: рабочая тетрадь
• Дата: 04.02.2022
• Размер: 121.64 Kb.
• Имя файла: Рабочая тетрадь по гидравлике (2).docx
• Тип: Лабораторная работа; #351212

Министерство образования и науки Республики Башкортостан

Государственное автономное профессиональное

общеобразовательное учреждение

Нефтекамский нефтяной колледж

Рабочая тетрадь по лабораторным работам

Группа____________________

Студент___________________

Преподаватель Сайфегалиева А.Р.
Нефтекамск

2021 г.

Лабораторная работа №1.

«ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ»

1.1 Теоретическое положение.

● Жидкостью называется - ____________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

● Плотностью называется - _____________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

● Температурное расширение – _________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

● Объемное сжатие –__________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

● Вязкость – _________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

● Виды вязкости: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель лабораторной работы:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.2 Описание устройства (рис. 1)

(рис. 1)

L - ________________________________________________________________

H -________________________________________________________________

l - ________________________________________________________________

S - ________________________________________________________________

1 - ________________________________________________________________

2- ________________________________________________________________

3 - ________________________________________________________________

4- ________________________________________________________________

Справочные данные значений при 20˚С

Жидкость	ρ*, кг/м3	βv*۰10-9 Па-1	βt*۰10-3 ˚С-1	ν*۰10-6 м2/с	σ*۰10-3 Н/м
Вода пресная	998	0,49	0,15	1,01	73
Спирт этиловый	790	0,78	1,10	1,52	23
Масло: Моторное М-10 Индустриальное 20 Трансформаторное АМГ-10	900 900 890 850	0,60 0,72 0,60 0,76	0,64 0,73 0,70 0,83	800 110 30 20	25 25 25 25

Обработка экспериментальных данных

Все экспериментальные данные и результаты расчетов заносятся в таблицы 1,2,3 и 4.

1. 
   Определение коэффициента теплового расширения жидкости (табл. 1)
   

а) приращение объема термометрической жидкости, см³,

ΔV=π·r^2·l=

где r – радиус капилляра термометра, см.

б)коэффициент теплового расширения, ˚С^-1

β_t = =

2. 
   Измерение плотности жидкости ареометром (табл.2)
   

а) плотность жидкости,

ρ = =

где m и d - масса и диаметр ареометра, г и см.

3. 
   Определение вязкости вискозиметром Стокса (табл.3)
   

а) опытное значение кинематического коэффициента вязкости жидкости, м²/с:

ν = =

где g-ускорение свободного падения, м/с²;

d, D- диаметры шарика и цилиндрической емкости, м;

ρ, ρ_ш – плотности жидкости и материала шарика, кг/м³.

4. 
   Измерение вязкости капиллярным вискозиметром (табл.4)
   

- значение кинематического коэффициента вязкости

ν=М·t =

М – постоянная прибора, равная 5,7‧10^-6 м²/с²

Обработка опытных данных

Таблица 1

Вид жидкости	r, см	V, cм3	Δ T, ˚С	l, см	Δ V, cм3	βt, ˚С-1	βt* ˚С-1
Спирт

Таблица 2

Вид жидкости	m, г	d, см	h, см	ρ, г/см3	ρ*, г/см3
Вода

Таблица 3

Вид жидкости	ρ*, кг/м3	t, с	l, м	d, м	D, м	ρш, кг/м3	ν, м2/с	ν*, м2/с
М-10					0,02

Таблица 4

Вид жидкости	М, м2/с2	t, с	ν, м2/с	Т, ˚С	ν*, м2/с
М-10

Выводы по лабораторной работе

Сравнить экспериментальные данные с табличными данными.

5. 
   
   

Лабораторная работа №2.

«ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ»

1. 
   Теоретические положение.
   

• 
  Записать уравнение Д.Бернулли
  

____________________________________________________________

• 
  Внутренняя энергия жидкости:
  

___________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ _{________________________________________________________________________________________________}

• 
  Потенциальная энергия жидкости:
  

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• 
  Кинетическая энергия жидкости
  

____________________________________________________________________________________________________________________________

Цель лабораторной работы:

2. 
   Описание устройства.
   

Устройство содержит баки 1 и 2, сообщаемые через опытные каналы переменного 3 и постоянного 4 сечений. Каналы соединены между собой равномерно расположенными пьезометрами I-V, служащими для измерения пьезометрических напоров в характерных сечениях. Устройство заполнено подкрашенной водой. В одном из баков предусмотрена шкала 5 для измерения уровня воды.

При перевертывании устройства благодаря постоянству напора истечения H_Oво времени, обеспечивается установившееся движение воды в нижнем канале. Другой канал в это время пропускает воздух, вытесняемый жидкостью из нижнего бака в верхний.

H₀=const

Рисунок 1

1 - ___________________

2 –_____________________;

3 -______________________

4 –______________________;

5 –______________________;

I-V – _____________________.

Порядок выполнения работы:

1. 
   При заполненном водой баке 2 (рис.1) перевернуть устройство для получения
   

течения в канале переменного сечения 3.

2. 
   Снять показания пьезометров H_П=Р/(ρg) по нижним частям менисков воды в них.
   
3. 
   Измерить время t перемещения уровня в баке на произвольно заданную величину S.
   
4. 
   По размерам А и В поперечного сечения бака, перемещению уровня S и времени t определить расход Q воды в канале, а затем скоростные H_K и полные H напоры в сечениях канала по порядку, указанному в таблице 1.
   
5. 
   Вычертить в масштабе канал с пьезометрами (рис. 2). Соединив уровни жидкости в пьезометрах и центром выходного сечения VI, получить пьезометрическую линию 1, показывающую изменение потенциальной энергии (давления) вдоль потока. Для получения напорной линии 2 (линии полной механической энергии) отложить от оси канала полные напоры Н и соединить полученные точки.
   
6. 
   Проанализировать изменение полной механической Н, потенциальной Р/(pg) и кинетической υ²/(2g) энергий жидкости вдоль потока; выяснить соответствие этих изменений уравнению Бернулли.
   

Рис.2. Иллюстрация уравнения Бернулли:

1, 2 – пьезометрическая и напорная линии; Н₁, Н₂- полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; h_ТР,h_Д1,h_Д2,h_ВС,h_Р,h_С – потери напора: суммарные, по длине на 1^ОМ и 2^ОМ участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужение.

Обработка опытных данных

Таблица 1

№	Наименование величин	Обозначения, формулы	Сечения канала
			I	II	III	IV	V	VI
1.	Площадь сечения канала, см2	ω
2.	Средняя скорость, см/с	υ=Q/ω
3.	Пьезометрический напор, см	Hn=P/(pg)
4.	Скоростной напор, см	HK=υ2/(2g)
5.	Полный напор, см	H= P/(pg) + υ2/(2g)

А = 21 см

В = 4 см

S = 5 см

t =

Q = ABS/t = см³/с

Выводы по лабораторной работе:

• 
  Повышение пьезометрической линии происходит на участках:
  

_________________________________________________________

• 
  Понижение и скачки пьезометрической линии наблюдаются между сечениями:________________________________________________
  
• 
  Характер изменения линии полного напора по длине трубопровода:
  

___________________________________________________________

• 
  Общие потери напора на участках:
  

____________________________________________________________

• 
  Сравнение значений средней скорости в характерных сечениях:
  

______________________________________________________________

Лабораторная работа №3

Определение числа Рейнольдса

Теоретические положения

• 
  Режимы движения жидкости:
  

Ламинарный режим - ____________________________________________

_______________________________________________________________

Турбулентный режим - ___________________________________________

_______________________________________________________________

• 
  Критическая скорость - ______________________________________
  

________________________________________________________________

• 
  Расчетная формула числа Рейнольдса (Re) – гидродинамической характеристики потока (с пояснением входящих параметров):
  

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• 
  Значение критического числа Рейнольдса Re_кр=__________
  

• 
  Теоретическое определение режима движения жидкости :
  

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель лабораторной работы:

Обработка экспериментальных данных

• 
  Визуальные наблюдения с зарисовкой характера течения:
  

____________________________________________________________________________________________________________________________________

• 
  Расчетные формулы с пояснением входящих параметров:
  

ω= _____, где _____________________________________________________

Q=_____, где _____________________________________________________

υ= _____, где _____________________________________________________

Re= ______, где ___________________________________________________

Таблица

№	Наименование величин	Обозначения, формулы	№ опыта
			1	2
1	Изменение уровня воды в баке, см	S
2	Время наблюдения за уровнем, с	t
3	Температура воды, ˚С	T
4	Кинематический коэф-т вязкости воды, см2/с	ν=17,9/(1000+ 34Т+0,22Т2)
5	Объем воды, поступившей в бак за время t, см3	V=ABS
6	Расход воды, см3/с	Q=V/t
7	Средняя скорость течения в канале, см/с	υ=Q/ω
8	Число Рейнольдса	Re=υd/ν
9	Название режима течения	Re (<, >) Rek=2300

A =____см B =____см d =_____см ω=_____см²

Выводы

Режимы движения воды в проведенных опытах:

• 
  Визуально наблюдались- ______________________________________
  

_________________________________________________________________

• 
  Определены теоретически: ____________________________________
  

_________________________________________________________________

Значение теоретической критической скорости: υ_{кр(теор)} = ____________

• 
  Заключение________________________________________________
  

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №4

Определение потерь напора по длине и

коэффициента гидравлического сопротивления

Теоретические положения

Потери напора по длине (формула Дарси-Вейсбаха с пояснением параметров): ___________________________________________________

_______________________________________________________________

Функциональная зависимость коэффициента гидравлического трения λ:___

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Расчетные зависимости коэффициента Дарси λ

ламинарный режим ______________________________________________

_________________________________________________________________

турбулентный режим ____________________________________________

________________________________________________________________

1. 
   Область «гидравлически гладких» труб _________________________
   

________________________________________________________________

2. 
   Область доквадратичного закона сопротивления _________________
   

_________________________________________________________________

3. 
   Область квадратичного закона сопротивления ____________________
   

_________________________________________________________________

Цель лабораторной работы:

Описание устройства



1 - ___________________

2 –_____________________;

3 -______________________

4 –______________________;

5 –______________________;

I-V – _____________________.





Обработка опытных данных

Таблица

№	Наименование величин	Обозначения, формулы	Значения величин
1	Показания пьезометров, см	Р1/(ρg) Р2/(ρg) Р3/(ρg) Р4/(ρg) Р5/ ρg)
2	Длина участка с равномерным движением, см	l
3	Опытное значение потерь напора по длине, см	hд= Р3/(ρg) - Р5/(ρg)
4	Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/с	ν=17,9/(1000+ 34Т+0,22Т2)
5	Число Рейнольдса	Re=υd/ν
6	Коэффициент трения при:
	Re<2300	λ=64/Re
	2300	λ=0.316/Re0.25
	Re>10d/Δ	λ=0.11(68/Re+Δ/d)0.25
7	Расчетное значение потерь напора по длине, см	h*д=λ(l/d) υ2/(2g)
8	Относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь	δh=(hд- h*д)/hд

d=____см; ω=____см²; А=____см; В=_____см;

Т=____˚С; S=____см; t=_____с.

Q=ABS/t= см³/с;

υ=Q/ω= см/с.

Вывод

• 
  Обоснование области сопротивления при турбулентном режиме движения и выбор расчетной зависимости коэффициента λ_теор в проведенных опытах.
  

• 
  Сравнение расчетного значения потерь напора с опытным значением.
  

Лабораторная работа №5

Определение местных потерь напора и коэффициентов местных сопротивлений
Теоретические положения

Местные сопротивления (определение): ________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Местные потери (формула Вейсбаха): _________________________________

__________________________________________________________________
Описание устройства


1 - ___________________

2 –_____________________;

3 -______________________

4 –______________________;

5 –______________________;

I-V – _____________________.
Описание устройства


Рис.2. Иллюстрация уравнения Бернулли:

1, 2 – пьезометрическая и напорная линии; Н₁, Н₂- полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; h_ТР,h_Д1,h_Д2,h_ВС,h_Р,h_С – потери напора: суммарные, по длине на 1^ОМ и 2^ОМ участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужение.

Цель лабораторной работы:

Порядок выполнения работы

1. 
   Перенести из лаб.раб.№2 таблицы 1 значения площадей сечений и скоростей в таблицу 1;
   
2. 
   Определить опытные значения местных потерь h_М (h_ВС, h_ВР) из графика (см. лаб.раб.№2, рисунок 3)
   
3. 
   Найти расчетные значения местных потерь.
   
4. 
   Результаты занести в таблицу 1.
   

Обработка опытных данных

Таблица 1

№	Наименование величин	Обозначения, формулы	Вид сопротивления
			сужение		расширение
			1(II)	2(III)	1(IV)	2(V)
1	Площади сечений, см2	ω
2	Средние скорости за сопротивлением, см/с	υ2	-		-
3	Опытные значения местных потерь, см	hМ (hВС, hВР­)
4	Коэффициенты местных сопротивлений	ζВС=0,5(1-ω2/ω1) ζВР=(ω2/ω1-1)2	-		-
5	Расчетные значения местных потерь, см	hМ=ζυ22/(2g)

Выводы:

• 
  Сравнить экспериментальные значения коэффициентов местных сопротивлений с опытными и объяснить их расхождения