Загрузил alexandra_smirnova

ГИДРАВЛИКА 35

Реклама
5.5. Лабораторная работа № 5. Демонстрация уравнения Бернулли
Цель работы:
1)
выявление и наблюдение зависимости между членами
уравнения Бернулли в заданных сечениях потока;
2)
вычисление истинных (максимальных) и средних скоростей
воды в заданных сечениях потока;
3)
определение потерь напора на заданных участках
трубопровода.
Описание экспериментальной установки
1-труба подачи воды; 2-напорный бак; 3-стеклянный уровнемер; 4переливная
труба;
5-опытный
трубопровод;
6-вентиль;
7пьезометрические трубки; 8 - трубки полного напора; 9-ротаметр;
I,II,III,IV-контрольные сечения трубопровода; УВБ - уровень воды в
напорном баке
Рисунок 37 - Схема экспериментальной установки
Экспериментальная установка (рис. 37) состоит из напорного бака 2
со стеклянным уровнемером 3 и переливной трубой 4, наполняемого
водой с помощью насоса через трубу 1, опытного трубопровода 5 с
контрольными сечениями I, II, III, IV, в которых помещены трубки
полного напора 7 и пьезометрические трубки 8. Расход воды в
91
трубопроводе регулируется вентилем 6. Для определения расхода воды
используется ротаметр 9. Значение расхода рассчитывается по формуле
в зависимости от показания ротаметра.
Методика проведения эксперимента
Перед началом работы необходимо:
1)
ознакомиться с теоретическим содержанием данной работы и
изучить устройство экспериментальной установки;
2)
начертить в отчете схему экспериментальной установки;
3)
получить у преподавателя задание на выполнение работы.
Выполнение опытов осуществляется под руководством лаборанта.
Во время опытов с помощью вентиля 6 устанавливается заданный
расход воды по показанию ротаметра 9. Записываются показания
высоты уровней воды в трубке полного напора и пьезометрической
трубке в заданных сечениях трубопровода. Результаты измерений
заносятся в отчет (табл. 10). После проведения замеров закрывается
вентиль 6.
Таблица 10 - Значения опытных величин
№
опыт
а
Показания высоты уровня
Число
в трубах полного напора
делений
l , мм
ротаметра полн
Начальное Конечное
N
сечение
сечение
Показания высоты уровня в
пьезометрической трубке
lпз, мм
Начальное
Конечное
сечение
сечение
1
2
3
Обработка опытных данных
При обработке опытных данных, полученных на данной
экспериментальной установке, будем учитывать, что режим движения
воды в трубопроводах - турбулентный. Это обусловлено малой длиной
прямолинейных участков и наличия большого числа местных
сопротивлений, возмущающих течение. В этих условиях средняя
скорость воды близка к максимальной, т.е. u  v и коэффициент
Кориолиса в уравнении Бернулли можно принять равным единице.
92
При таком течении воды потери напора на участке трубопровода не
зависят от режима течения, а зависит только от его геометрических
характеристик и величины скоростного напора. Геометрические
характеристики определяют значение коэффициента гидравлических
потерь, который учитывает суммарные потери напора (по длине и на
местных сопротивлениях).
Обработка экспериментальных данных:
1) вычисляются гидростатический hст, пьезометрический hр,
скоростной hск и полный H напоры воды в заданных сечениях
исследуемого участка трубопровода, используя зависимости:
hст= z 
p
 z 0  l пз ,
g
где l пз – показание пьезометра, м;
p
 hст  z ;
g
hp =
hск =
u2
 l полн  l пз ,
2g
где l полн – показание трубки полного напора, м;
p u2
H= z 

 hст  hск ,
g 2 g
2) опытные потери напора на заданном участке:
оп
hп = Н Н  Н К ,
где Н Н и Н К – полные гидродинамические напоры в начальном и
конечном сечениях участка.
Результаты расчета заносятся в таблицу (таблица 11).
93
Таблица 11 – Расчетные величины (составляющие уравнения
Бернулли)
№
Геометрический Пьезометрически
p
опыта напор z, м
й напор
, м
Скоростной
2
напор
g
z нач
z кон
p
g
нач
p
g
u2
2g
кон
нач
u
,м
2g
u2
2g
Потери
напора
оп
hп , м
кон
1
2
3
3) на схеме экспериментальной установки своего отчета обозначить
высоты вычисленных напоров, а также указать величину потерь напора
при движении воды от начального сечения к конечному, т.е. проверить
выполнение уравнения Бернулли:
z нач
p
+
g
u2
нач+
2g
p
нач = z кон +
g
u2
кон+
2g
кон
+ hп оп
4) избыточное гидростатическое давление воды в контрольных
сечениях:
р=   g  hP ,
5) максимальная скорость в сечениях (на оси трубопровода):
u= 2 ghск ,
6) объемный расход воды (Q, м3/с) по показанию ротаметра:
Q= 0,1  0,08 N  10 4 ,
где N – число делений ротаметра
7) средняя скорость воды в сечениях:
94
v=
Q 4Q

,
S d 2
где S - площадь сечения потока
8) отношение средней скорости в сечении к максимальной
k=
v
,
u
9) рассчитываются потери напора на участке трубопровода по
средней скорости в наиболее узком сечении:
hп
расч
v2
=
,
2g
10) сравниваются значения опытных и расчетных значений потерь
расч
напора hп и hп
.
Справочные данные:
1) диаметры труб в контрольных сечениях: d1=32 мм, d2=24,5 мм,
d3=24 мм, d4=34 мм;
2) геометрические напоры воды в контрольных сечениях: z1=469
мм, z2=218 мм, z3=210 мм, z4=400 мм;
3) расстояние от условной поверхности отсчета до нулевой отметки
измерительных шкал z0=980 мм;
4) расстояние от условной поверхности отсчета до уровня воды в
напорном баке H0=2330мм;
5) коэффициенты потерь напора на участках трубопровода: ζ1-2 =0,5;
ζ2-3=1,86; ζ3-4=0,94.
Контрольные вопросы
1)
Каков физический смысл уравнения Бернулли для идеальной
жидкости?
2)
В чем различие уравнений Бернулли для идеальной и
реальной жидкости? Как они записываются?
3)
В чем заключается геометрический смысл уравнения
Бернулли?
95
4)
Подтверждается ли уравнение Бернулли на потоке воды в
вашем опыте?
5)
Почему в потоках реальных жидкостей рассматривается два
вида скоростей: локальные и средние?
6)
Как можно измерить в сечении потока напоры и локальные
скорости жидкости?
96
Скачать