Механика жидкости и газа_ЛР_Версия_2. Программа работы
 Скачать 1.5 Mb.
|
|
Выводы: определен коэффициент дроссельного прибора диафрагмы и коэффициент расхода водомера Вентури. Построены тарировочные графики обоих приборов. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода сопротивления» Цель работы: 1. Определение опытным путем потерь напора на преодоление сопротивления по длине трубопровода и на участках с местными сопротивлениями. 2. Расчет коэффициентов местных потерь и коэффициентов Дарси. 3. Построение напорной и пьезометрической линий. Программа работы: Пройти входной контроль; Провести эксперимент; Выполнить расчеты и заполнить таблицу; Сделать выводы по работе. Теоретическая часть: Полная удельная энергия жидкости в рассматриваемом сечении (напор) для установившегося потока определяется суммой удельных кинетической и потенциальной энергий:  где z – удельная энергия положения (может быть представлена расстоянием от плоскости сравнения до оси потока) (геометрический напор), м;  – удельная энергия давления (высота поднятия жидкости в пьезометре (пьезометрический напор) м;  – удельная кинетическая энергия (скоростной напор), м.Известно, что при движении вязкой жидкости ее напор уменьшается вниз по течению, так как часть потенциальной энергии расходуется на преодоление сопротивлений. Если удельная потенциальная энергия, израсходованная жидкостью на преодоление сопротивлений между первым и вторым сечениями, равна hтр, то уравнение Бернулли, связывающее удельные полные энергии в этих двух сечениях, будет иметь вид (4.2). Полная удельная энергия жидкости в рассматриваемом сечении (напор) для установившегося потока определяется суммой удельных кинетической и потенциальной энергий:  где 1 и 2 – индексы параметров, соответственно, начала и конца потока; hтр – напор, израсходованный на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений по длине (hтр = hм + hдл.). Местные потери энергии и потери энергии по длине зависят от величины кинетической энергии:   где  – коэффициент сопротивления трения по длине, или коэффициент Дарси;  – длина потока, м; d – диаметр трубопровода, м;  – коэффициент местных потерь.Удельные кинетическая и потенциальная энергии потока связаны между собой. В частности, если кинетическая энергия жидкости уменьшается, что проявляется в уменьшении скорости движения, то потенциальная энергия увеличивается, что приводит к соответствующему увеличению давления. Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода сопротивления. Определение коэффициентов местных сопротивлений и коэффициентов трения по длине Изменение удельной энергии жидкости можно изобразить графически, откладывая в масштабе для наблюдаемых сечений величи́ны удельной энергии положения, энергии давления и кинетической энергии. Линия, соединяющая точки, соответствующие значениям суммы всех видов энергии, называется линией полной удельной энергии, или напорной линией. Линия, соединяющая точки, соответствующие значению потенциальной энергии, называется линией удельной потенциальной энергии, или пьезометрической линией (рис. 4.1).  Рисунок 4.1 – Пример построения напорной и пьезометрической линий Определение пьезометрической высоты h = p/  производится с помощью пьезометра; она равна высоте поднятия столба жидкости в пьезометре. Для рассматриваемого трубопровода плоскость сравнения совпадает с осью горизонтальной части трубопровода, поэтому величина z во всех сечениях будет равна 0.Определение средней скорости жидкости производится по формуле  (4.5)Расход определяется с помощью расходомерного прибора – ротаметра. Рассматривая рис. 4.1, можно увидеть, как изменяется полная удельная энергия потока, а, следовательно, скорость и давление в зависимости от изменения сечения трубопровода. В частности, при внезапном расширении давление в потоке увеличивается, что объясняется уменьшением скорости движения. Удельная энергия, израсходованная на преодоление сопротивления в любом местном сопротивлении, может быть определена как разность полной удельной энергии до и после сопротивления, например, для участка 2–3:  Удельная энергия, израсходованная на преодоление сопротивления трения по длине, может быть определена по разности показаний пьезометров, так как кинетическая энергия на протяжении трубопровода считается постоянной. Так, для сечений 1 и 2  Таким образом, для определения и по уравнениям (4.3) и (4.4) необходимо знать величины hдл и hм для соответствующих участков. Эти величины находим из уравнений (4.6) и (4.7), используя результаты измерений. Следует отметить, что при определении hм по уравнению (4.4) кинетическая энергия рассчитывается по скорости, которой обладает поток за местным сопротивлением, т. е. при определении hм на участке 2–3 в формулу (4.4) подставляется скорость на участке 3.Практическая часть: Проведем эксперимент и заполним данные в таблицу по формулам приведенным выше:
После нахождения всех необходимых коэффициентов составим график:  Выводы: Проведен эксперимент с записью всех возможных параметров приборов и значений. Определены опытным путем потери напора на преодоление сопротивления по длине трубопровода и на участках с местными сопротивлениями. После рассчитаны коэффициенты местных потерь и коэффициентов Дарси. Построен график напорной и пьезометрической линий. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= p/pg