Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Исследование сопротивления по длине трубопровода






 

Краткие теоретические сведения

 

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 (деформация) потока.

Потери напора по длине определяются по формуле Дарси:

, (4.1)

где υ - средняя скорость движения жидкости; λ - коэффициент гидравлического трения по длине трубы; l - длина трубы; d - внут­ренний диаметр трубы.

При постоянном сечении трубопровода для каждого устано­вившегося режима движения потока в трубе отношение h1/ l посто­янно и называется гидравлическим уклоном J. Таким образом,

(4.2)

В формуле (4.2) для разных режимов движения потока жидкости коэффициент X 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 2300 < Re≤ 10 (d/Δ) (Δ - эквивалентная ше­роховатость стенок трубы, мм):

, (4.5)

Для переходной области, когда число Рейнольдса находится в пределах 10(d / Δ) < Re < 500(d / Δ):

, (4.6)

При развитом турбулентном режиме (гидравлически шеро­ховатые трубы), когда Re≥ 500(d/Δ), 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 X и сопоставить опытное его значе­ние срассчитанным 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 Δ h 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. Уровни жидкости в пьезометрах 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 (Н = z + p/(pg)). 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 трубы между 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 =6 м; = 4 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:

Δ h = hV - hVI.

Расходы определяют по разности показаний пьезометров V и VI (Δ h) и по формуле:

.

Значение С задаёт 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 Q 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:

приэтом значение v определяется (см. работу 2) в предположении, что температура воды равна комнатной температуре, измеряемой термометром.

Зная величину шероховатости для лабораторного трубопровода (Δ = 0, 2 мм), по формулам (4.4) - (4.7) вычисляют значение λ P и определяют область режима движения потока.

Опытные и расчетные данные

Номер опыта hV, м hVI, м Δ h, м Q, м3 h I, м h II, м h III, м h IV, м JI-II JIII-IV
                     

 

 

    по формулам по формулам
(4.4) (4.5) (4.6) (4.7) (4.4) (4.5) (4.6) (4.7)
  13/                    

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.