Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Трубопровода
[1, ч. 2; 2; 3] При движении потока реальной жидкости в трубе в результате взаимодействия между струйками потока, а также взаимодействия потока со стенками трубы затрачивается удельная энергия потока (потеря напора). Потери напора характеризуются гидравлическими сопротивлениями, которые можно подразделить на сопротивления трения по длине и местные сопротивления, связанные с резким изменением формы (деформации) потока. Потери напора по длине определяются по формуле Дарси: (4.1) где - средняя скорость движения жидкости; - коэффициент гидравлического трения по длине трубы; - длина трубы; - внутренний диаметр трубы. При постоянном сечении трубопровода для каждого установившегося режима движения потока в трубе отношение постоянно и называется гидравлическим уклоном . Таким образом, (4.2) В формуле (4.2) для разных режимов движения потока жидкости коэффициент различен и зависит от критерия Рейнольдса и шероховатости внутренней поверхности трубопровода: (4.3) Для ламинарного режима: (4.4) Для гидравлически гладких труб, когда число Рейнольдса находится в пределах ( - эквивалентная шероховатость стенок трубы, мм): (4.5) Для переходной области, когда число Рейнольдса находится в пределах : (4.6) При развитом турбулентном режиме (гидравлически шероховатые трубы), когда , коэффициент трения не зависит от числа Рейнольдса и потери напора пропорциональны квадрату средней скорости потока (автомодельный режим): (4.7) Цель работы: количественно оценить потери напора при равномерном движении потока вдоль прямой трубы, определить величину коэффициента трения и сопоставить опытное его значение с рассчитанным по формулам (4.4) - (4.7), найдя соответствующее число Рейнольдса, вычисленное по формуле (4.3). Описание установки Работа производится на прямолинейных участках опытного трубопровода (см. рис.3.3), на которых приварены штуцеры I – II и III - IV, расположенные друг от друга на расстоянии 6 м и 4 м соответственно. Штуцеры с помощью резиновых трубок соединены с соответствующими пьезометрами, расположенными на пьезометрическом щите 2. Для определения расхода используется мерная диафрагма с пьезометрами V и VI. Величину расхода находят по разности показаний пьезометров V - VI, и по формуле . Для определения потерь напора по длине на трение испытывается участок трубопровода между пьезометрами I - II и III - IV. Показания пьезометров I, II, III и IV (определяются на миллиметровой шкале по нижним точкам менисков с точностью до 1 мм) показывают величину статических напоров потока в этих сечениях . Так как кинематические составляющие напоров в сечениях одинаковы, то разность показаний пьезометров I - II и III - IV равна разности полных напоров потока в сечениях I, II и III, IV и представляет собой потерю полного напора по длине на участке трубымежду этими сечениями. В том, что потери напора по длине при малых значениях числа Re (Re < 2320) изменяются по линейному закону, можно убедиться по показаниям пьезометров I, II, III и IV. Гидравлические уклоны вычисляют в данном случае по разностям показаний пьезометров I - II и III - IV как пьезометрические уклоны: (4.8) (4.9) где м; м. Порядок выполнения работы Для определения потерь напора по длине трубопровода (см. рис. 3.3) для четырех режимов движения потока, устанавливаемых руководителем лабораторной работой, снимаются показания пьезометров I, II, III, IV, V и VI в метрах с точностью до 1 см по нижним точкам менисков. Формулы и данные для вычислений Разности показаний пьезометров расходомера: . Расходы определяют по разности показаний пьезометров V и VI и по формуле: . Значение задает преподаватель или его принимают равным полученному в работе № 3. Гидравлические уклоны по показаниям пьезометров I - II, III - IV вычисляют соответственно по формулам (4.8) и (4.9). Опытное значение коэффициента гидравлического трения: . Расход должен быть измерен в м3/с; диаметр трубопровода на участке I - II равен 0, 084 м, на участке III - IV равен 0, 054 м. Критерий Рейнольдса для каждого опыта:
причем значение определяется (см. работу 2) в предположении, что температура воды равна комнатной температуре, измеряемой термометром. Зная величину шероховатости для лабораторного трубопровода мм), по формулам (4.4) - (4.7) вычисляем значение и определяем область режима движения потока. Опытные и расчетные данные
Указания к самостоятельной работе 1. Построить зависимости по формулам (4.5), (4.6), (4.7) при мм. 2. Проанализировать границы перехода трех областей турбулентного режима на примере опытного трубопровода.
|