Порядок выполнения работы

1. Заполнив водой бак 1 (см. рис. 5), перевернуть устройство для получений течения в канале постоянного сечения 4.

2. Снять показания пьезометров по нижним положениям менисков воды в них для пяти сечений I …V, пьезометрический напор в шестом сечении

равен нулю, то есть .

3. Измерить время t (в секундах) перемещения уровня воды в баке на произвольно заданную величину S.

4. По данным измерений определить:

а) расход жидкости

, (5)

числовые значения поперечного сечения бака А и В определить по табло на устройстве № 4;

б) среднюю скорость потока в сечениях I …VI (значения площадей сечений w приведены на табло устройства № 4)

; (6)

в) скоростные напоры в сечениях I…VI, приняв коэффициент кинетической энергии a_I…a _VI »1;

г) полные напоры в сечениях канала I…VI, совместив плоскость сравнения с осевой линией потока (таким образом,
z _I…z _VI = 0).

5. Данные опытов занести в табл. 9 (см. Приложение).

6. Построить для данного канала пьезометрическую линию. Для этого, обозначив контуры канала, отложить в масштабе от его осевой линии (плоскости сравнения) для сечений I…VI пьезометрические напоры . Соединив крайние точки, получить пьезометрическую линию, иллюстрирующую изменение потенциальной энергии (гидростатического напора) вдоль потока (рис. 6, кривая 1).

7. На том же рисунке построить напорную линию. Для этого в масштабе отложить для каждого сечения I …VI от пьезометрической линии скоростные напоры (или от осевой линии потока – полные напоры ) и соединить полученные точки (см. рис. 6, кривая 2).

Рис. 6. Построение напорных линий для канала постоянного сечения

8. Заполнив водой бак 2 (см. рис. 5) и перевернув устройство для получения течения в канале переменного сечения 3, повторить опыт по пп. 2…7. Пьезометрическая и напорная линии для данного канала показаны на рис. 7 кривой 1 и 2 соответственно.

9. Сделать выводы по данной работе.

Рис. 7. Построение напорных линий для канала переменного сечения

Работа 7. Исследование местных гидравлических
сопротивлений

Цель работы

1. Освоение методики опытного определения потерь напора в местных гидравлических сопротивлениях.

2. Проведение сравнительного анализа потерь напора в местных сопротивлениях, полученных опытным путем, с потерями напора, рассчитанными по формуле Вейсбаха при использовании инженерных зависимостей для коэффициентов местных сопротивлений. Вычисление относительного расхождения опытного и расчетного значений потерь напора в местных гидравлических сопротивлениях.

Общие сведения

Местные изменения размеров или конфигурации русла на различных фасонных участках (внезапное или плавное расширение (сужение), вентили, задвижки, клапаны, колена, арматура и т.п.) вызывают деформацию и изменение скорости потока. При прохождении жидкости через фасонные участки происходит отрыв транзитного потока от стенок русла, образуются циркуляционные зоны, на вращение жидкости в которых затрачивается часть механической энергии потока.

Гидравлические сопротивления фасонных участков называются местными сопротивлениями, потери механической энергии в этих местных сопротивлениях называютсяместными потерями энергии.

Потери напора в местных гидравлических сопротивлениях с физической точки зрения обусловлены инерционно-вязкостным взаимодействием жидкости со стенками фасонных участков русла и могут быть определены по формуле Вейсбаха:

, (1)

где z – коэффициент местного сопротивления; V – средняя по сечению скорость, м/с.

Если скорость в местном гидравлическом сопротивлении изменяется по длине, то за расчетную скорость принято принимать бóльшую из скоростей.

Сложный характер взаимодействия потока жидкости с местными гидравлическими сопротивлениями не позволяет, как правило, установить аналитические зависимости для определения коэффициентов местных сопротивлений z. Для большинства местных сопротивлений коэффициенты z определяются опытным путем. В общем случае, как показывают расчеты и данные опытов, коэффициенты z зависят от геометрии фасонного участка трубы или канала и от состояния потока. При этом влияние числа Рейнольдса Reна коэффициенты многих местных сопротивлений ограничивается, как правило, областью ламинарного течения жидкости. При турбулентном течении коэффициенты местных сопротивлений z определяются в основном формой местных сопротивлений и геометрическими параметрами и не зависят от числа Рейнольдса, что означает квадратичный закон сопротивления или автомодельность.

Величина местных потерь напора экспериментально определяется разностью полных напоров жидкости до и после местного сопротивления. При этом коэффициент местного сопротивления z определяется отношением местных потерь напора к скоростному напору, то есть

. (2)

При расчетномопределении потерь напора по формуле Вейсбаха (1) коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении русламожет быть определен по полуэмпирической формуле Идельчика:

. (3)

При определении потерь напора при внезапном сужении потока необходимо коэффициент умножить на бóльший скоростной напор, то есть на V₂ /2×g.

Коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении русламожет быть определен по следующей аналитической зависимости:

(4)

При определении потерь напора при внезапном расширении потока необходимо коэффициент умножить на бóльший скоростной напор, то есть на V₁ /2×g.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: