Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
 Скачать 4.09 Mb.
|
Описание установкиУстановка (рис. 16) представляет собой выполненную из прозрачного органического стекла вертикальную колонну квадратного сечения с внутренними размерами 10 × 10 см, заполненную пятью слоями песчаного грунта различной крупности. Толщина каждого слоя однородного грунта – 10 см. На границах слоев имеются штуцеры, к которым через резиновые шланги подсоединены стеклянные пьезометры (№ 1…6) для измерения напоров. Вода в колонну поступает из питающего бака по трубе. Для поддержания постоянного уровня воды над поверхностью грунта в установке (с целью обеспечения установившегося движения фильтрационного потока) имеется переливная трубка. Изменение в опытах величины градиента напора J (а, следовательно, и фильтрационного расхода Q) достигается изменением высотного положения сливного устройства, соединенного гофрированным резиновым шлангом с нижней частью колонны. Измерение фильтрационного расхода воды Q осуществляется мерным сосудом с нанесенной на стенке шкалой (в см3). Время t заполнения профильтрованной водой нужного объема W отмеряется секундомером. Температура воды t, °C, измеряется термометром [6, 21].  Рис. 16. Схема фильтрационной установки Цель работыУбедиться в справедливости закона Дарси путем построения в масштабе (по данным пяти опытов) графиков зависимости скорости фильтрации ʋ от градиента напора J (ʋ = f(J)) для пяти видов песчаного грунта, отличающегося крупностью частиц (рис. 17). Определить по графику ʋ = f(J) для одного вида песчаного грунта (указанного преподавателем) среднюю величину коэффициента фильтрации ktи указать ее на графике (рис. 17). Построить в масштабе по данным одного опыта, указанного преподавателем, эпюру напоров, т. е. график H = f(z) изменения напора H по пути фильтрации (рис. 18). Порядок выполнения работыПри наиболее высоком положении сливного устройства провести опыт № 1: определить отметки уровней воды в пьезометрах, т. е. напоры H в точках 1…6 фильтрационного потока; измерить превышения z этих точек над плоскостью сравнения; измерить в мерном сосуде объем W воды, профильтровавшейся через грунт, продолжительность напол- нения объема и температуру воды t °C. Полученные данные записать в табл. 9. Опустить сливное устройство на 5…10 см и, выждав некоторое время, чтобы режим фильтрации установился, выполнить опыт № 2, измерив и записав в табл. 9 те же величины, что и в опыте № 1. Всего необходимо сделать пять опытов, опуская сливное устройство в каждом последующем опыте на 5…10 см. Поднять сливное устройство в наиболее высокое положение и перекрыть кран на трубке питающего бака. Обработать опытные данные и результаты обработки представить в табл. 9 (поз. 6–12). Построить в масштабе по данным табл. 9 график ʋ = f(J) для всех пяти видов исследуемого грунта (рис. 17) и эпюру напоров H = f(z) для одного из опытов, указанного преподавателем (рис. 18). Дать заключение по результатам работы.  Рис. 17. График зависимости скорости фильтрации ʋ от градиента напора J  Рис. 18. Эпюра напоров Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 8Напишите и поясните закон Дарси. Напишите и поясните зависимость, связывающую скорость фильтрации с действительной средней скоростью движения жидкости в порах грунта. Изобразите график ʋ = f(J) и объясните, как с его помощью можно определить среднюю величину коэффициента фильтрации грунта. Поясните, что такое коэффициент фильтрации. Сформулируйте понятие градиента напора и поясните, как определяется его величина. Изобразите эпюру напоров H = f(z) и дайте комментарий к ней. Объясните, почему величина коэффициента фильтрации грунта зависит от температуры фильтрующей жидкости? Как найти величину коэффициента фильтрации k грунта при 10 °C, если известна его величина при температуре t, отличающейся от 10 °C? От каких факторов зависит фильтрационная способность грунта? Что такое пористость грунта? Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 8 [1, 5, 6, 10, 18].  Таблица 9Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 8
Виртуальная лабораторная работа № 9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ СЛАГАЕМЫХ УРАВНЕНИЯ Д. БЕРНУЛЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ (СЕМЬ СЕЧЕНИЙ) Вводная часть Основные положения по уравнению Д. Бернулли и его использованию в гидравлических расчетах изложены в виртуальной лабораторной работе № 3. В данной работе предлагается обратить внимание на поведение напорной и пьезометрической линий при движении потока по трубе с плавно изменяющимися сечениями. Известно, что в вязкой жидкости полная удельная энергия по течению постоянно уменьшается из-за потерь на преодоление сопротивлений (напорная линия постоянно понижается). Потенциальная энергия может как увеличиваться, так и понижаться в зависимости от изменения кинетической энергии (при изменении сечения потока) [22, 23]. Особенно это видно, когда рассматриваются в сравнении сужение и расширение потока (рис. 19 и 20).  Рис. 19. Диаграмма уравнения Д. Бернулли при сужении и расширении потока  Рис. 20. Диаграмма уравнения Д. Бернулли при расширении и сужении потока | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||