Теориялық бөлім. Жергілікті гидравликалық кедергі коэффициентін анықтау.

Жергілікті гидравликалық кедергі коэффициентін анық тау.

1. Жұ мыстың мақ саты:

«Гидравликалық кедергі» бө лімі бойынша теориялық білімді тә жірибе жә не есеп арқ ылы бекіту.

Теориялық бө лім.

Жергілікті деп қ ұ бырдың пішіні ө згергенде немесе ағ ын бағ ытының геометриялық арнасының кү рт ө згерісі орындарындағ ы сұ йық тық тың арынын немесе қ ысымын жоғ алтуын айтады. Оның себебі, сұ йық тық бө лшектерінің қ ұ бырдың ө згерісі бар жерлерде ө зінің тұ рақ тылығ ын тү зу учаскіге қ арағ анда тез жоғ алтуы немесе бө лшектердің ө зара жә не арна қ абырғ асымен соқ тығ ысуы кезіндегі ретсіз қ озғ алысы ә серінен энергия жоғ алтуына байланысты.

h_ж арынын жоғ алту немесе ∆ P_ж қ ысымды жоғ алту тә жірибелік есептеуде Вейсбах формуласымен анық талады, онда олар жылдамдық ты арынғ а немесе жылдамдық ты қ ысымғ а байланысты қ ойылғ ан

h_м=ξ ν ² /2g (1)

∆ P_м=ξ pν ² /2g (2)

Мұ ндағ ы ξ - жергілікті кедергі коэффициенті.

Кө пшілік тә жірибелік жағ дайларда Re> Re_а, яғ ни ағ ын турбулентті жә не ξ коэффициенті геометриялық факторына байланысты кестеден анық талады.

Рейнольлстің шекті сандары жергілікті кедергі ү шін ө те кіші жә не бұ л жағ дайда ламинарлы режим ағ ынның ө те кіші жылдамдығ ында пайда болады. Бұ л жағ дайда ξ коэффициенті Альтшуль тү зетуімен анық талады. Жалпы жағ дайда жергілікті кедергі кезіндегі есептелген жоғ алтуларының қ осындысы алынады. Бірақ жақ ын орналасқ ан кедергілер ү шін (шамамен, l< (20....50)d_э) ξ =∑ ξ i. Бұ л жағ дайда жалпы коэффициентті практикада тә жірибелік жолмен анық тау керек жә не ол зертханалық жұ мыстың негізгі міндеті. Қ арапайым кедергі ү шін негізгі міндет: жоғ алтуы анық талғ ан есептелген кедергі кезіндегі жергілікті кедергі коэффициентін анық тау.

1 - формула осығ ан байланысты мына тү рде жазылады.

ξ = h_м /(v² /2g). (3)

Тә жірибе жү зінде hм жоғ алтуын жә не v ағ ын жоғ алтуын анық тау керек.

H₁=H₂+h_м, осыдан

h_м =(z₁-z₂)+(P₁-P₂)/γ +(α ₁ν ₁² -α ₂ν ² ₂)/2g (4)

3. Жұ мыстың мазмұ ны мен орындалу тә ртібі.

Зертханалық жұ мыс стендті қ олдану арқ ылы орындалады. Оның сызбасы 2 - суретінде кө рсетілген. Бұ л жерде қ ұ быр ө ткізгіш тік жазық тық та жасалғ ан жә не жергілікті кедергілерден қ ұ ралғ ан: А- кенеттен ұ лғ аю; Б- кенеттен кішірею; В₄-вентиль; Г- 90˚ градусқ а бұ рылу; Д-180˚ градусқ а баяу бұ рылу. Қ ұ быр ө ткізгіш H тұ рақ ты арынды қ амтамасыз ететін су қ оймасымен вентиль арқ ылы жалғ анғ ан жә не В₅ вентиль арқ ылы МБ ө лшеулі кү бішеге шығ ады. Ө лшеулі кү біше В₁₂ вентилі арқ ылы ағ ызу сызығ ымен байланысқ ан. Жергілікті кедергілер аралығ ында П₄....П₉ шыны аяқ тары бар пьезометриялық тү тіктер орнатылғ ан. Олар панельде сә йкесінше 4....9 нө мірлерімен кө рсетілген.

Жұ мыстың басты міндеттері:

1. А, Б, В₄, Г, Д сә йкесінше ξ а, ξ б, ξ в₄, ξ г, ξ д жергілікті кедергілердің коэффициентін анық тау.

2. Q шығ ынына байланысты B₄ h_м(В₄) вентилінде жергілікті жоғ алтулар тә уелділіктерінің графигін қ ұ ру.

3. П₄...П₇ пьезометрлер арасындағ ы қ ұ быр ө ткізгіш бө лігі ү шін толық жә не пьезометрлік арын сызығ ын тұ рғ ызу.

Жұ мысты орындау ү шін келесі есептеулер мен ө лшеулер анық талады. Арындар: толық H, геометриялық Z_i, пьезометриялық P_i/γ, жылдамдық ты (α _i ν _i²)/2g. Ағ ын алдын ала турбулентті болып саналғ андық тан шартты тү рде Кориолис коэффициентінің мә нін α _i=1 деп аламыз.

Геометриялық арын Z_i сызғ ыш кө мегімен тура ө лшеу арқ ылы анық талады. Мысалы, П₄...П₇ пьезометрлер қ имасының суретінде нө лдік дең гей салыстырмалы жазық тық пен бір дең гейде болады. Ал П₈ - П₉ пьезометр қ ималары ү шін геометриялық арынның таң басы қ арама-қ арсы болады.

П_i=z_i+ P_i/γ мә ні панельдегі шкала кө рсеткішімен есептеледі. Олардың мә ні ә р пьезометр ү шін сантиметрмен берілген.

Жылдамдық ты арынды анық тау ү шін алдын ала Q₀ шығ ынын ө лшеу керек. Ол ү шін ө лшеуіш сыйымдылық ә дісі қ олданылады. Осы мақ сатпен ө лшеулі кү бішенің h₁ дең гейінен h₂ дең гейге дейінгі толу уақ ыты анық талады.

Кү біше кө лемі есептеледі:

V_δ = b₁b₂ h_δ , см (5)

Мұ ндағ ы b₁=b₂=20см - кү біше қ абырғ алары,

Dh = h_{δ 2} - h_{δ 1}, см онда Q₀ жұ мсалуы былай болады:

Q_о = V_δ / t, см /c (6)

i - ші қ има бойымен орташаланғ ан ағ ын жылдамдығ ы ағ ын беріктігі тең сіздігінен анық талады:

v_i = 4Q_о / π d²_i (7)

мұ ндағ ы - ө ту қ имасының диаметрі, см.

Сынау кезінде сантиметрмен алынғ ан барлық ө лшемдерді метрге айналдыру керек.

Ә рбір і- ші қ има ү шін толық арындар:

H_i = z_i +P_i/γ +α _iv²_i/2g (8)

І-нші жергілікті кедергінің арынын жоғ алтуы мына формуламен анық талады.

h_м(i) = H_i – H_i+1 (9)

мұ ндағ ы і кедергі реті пьезометр кө рсеткішімен анық талады. Мысалы А кедергі ү шін

h_м(A) = H₁ – H₂

Жоғ алтулар анық талғ аннан кейін h_м(i) (3) формуласындағ ы жергілікті кедергі ξ _i мә німен анық талады. Дә лділік ү шін сынақ n рет қ айталанады жә не (3) формуласына j-дің орташа арифметикалық мә ні қ ойылады:

(10)

Z - X координаттар системасында пьезометриялық жә не арынды сызық тарды қ ұ ру ү шін П₄…П₇ қ ұ быр ө ткізгіш бө лігі кескінделеді. П₄…П₇ қ има ү шін z_i, P_i/γ, v²_i/2g, Н_i жә не h_м(i) масштабты мә ндері ескерілмейді. Пьезометрлік сызық P_i/γ нү ктелерінің қ осылуымен қ ұ рылады, толық арын сызығ ы Н_i нү ктелерінің қ осылуымен қ ұ рылады.

В₄ вентилінің h_м(Q) тә уелділігінің графигін қ ұ ру ү шін 0.5Q_о…2.5Q_о шығ ын диапазоны қ олданылады жә не (7) формуласын қ олданумен (1) формуласы жоғ алтулар есептеулері жү ргізіледі. h_M графигі қ ұ рылады.

Сынақ жү ргізудің реттілігі келесідей:

1. Z_i жә не D_i геометриялық параметрлердің ө лшеулерін жү ргізу;

2. Қ ұ быр ө ткізгіштің толып тұ рғ анына кө з жеткізің із. Ол ү шін МБ ө лшеулі кү бішеде су болмау (вентиль В₁₂) керек жә не пьезометрлерде (вентиль В₃) су бар болу керек.

3. В₅ вентилін баяу ашып, пьезометрлер дең гейін шамамен 0.....25 см мә ніне дейін тү сіріп шығ ынды реттеу.

4. В₁₂ вентилінің кө мегімен кү бішені жауып, сызғ ышпен судың дең гейін ө лшеу жә не секундомерді сө ндіру керек. Соң ғ ы екі амал бір уақ ытта орындалу керек.

5. Кү бішенің толу уақ ытында П₄…П₉ пьезометр кө рсеткіштерін 1- кестесіне жазу.

6. Су дең гейінің кү бішенің жоғ арғ ы шығ у тесігіне жақ ындағ ан кезінде h_{δ 2} дең гейін ө лшеп секундомерді тоқ тату қ ажет.

7. Берілген формулалар бойынша есептеулер жү ргізіп, 1 жә не 2 кестесін толтыру керек.

Кесте 1- Есептеу параметрлерін ө ң деу жә не ө лшеу нә тижелері

Кесте 2 - Жергілікті кедергі коэффициенттерін есептеу нә тижелері

Сурет 2 - Зертхана стендінің схемасы

№2 Зертханалық жұ мыс.