Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Внимание: при резком сужении в формуле (3-13) беруться значения скорости после местного сопротивления, а при резком расширении-значения скорости до местного сопротивления.



Для третьего местного сопротивления – колена, исследуемого в работе, методика определения местных потерь несколько проще. В связи с тем, что диаметры до колена К и после равны (т. е. диаметры сечений 2-2 и 3-3, а следовательно и площади сечений одинаковы,), в этом случае достаточно создать один контрольный участок (а не два, как в предыдущем случае). Причем этот контрольный участок может быть расположен как до, так и после местного сопротивления. В исследуемой установке контрольный участок расположен до колена К.

 

Рисунок 3.6. Схема к определению εм при

 

 

Рисунок 3.7 а).

 

Для участка 2-3 уравнение Бернулли имеет вид (3-11)

z2 + (Р2/ ρg) + (α2 u2ср2 / 2g) = z3 + (Р3 / ρg) + (α3 u3ср2 / 2g) + h2-3 . Так как диаметры в сечениях 2-2 и 3-3 одинаковы, то одинаковы и скоростные напоры. При равенстве геометрических напоров(труба горизонтальна)

Р2/ ρg- Р3 / ρg = h2-3 = hл + hм= h2-М + hМ-3 + hм (3-19)

Линейные потери напора h2-М и hМ-3 находятся через гидравлический уклон, определяемый на контрольном участке 1-2, как показано выше I1-2= h1-2 /l1-2

h2-М = I1-2 ·l2-М, hМ-3 = I1-2 ·lМ-3 =I1-2 ·l2-3.(3-20)

На рисунке 3.7 а изображён подобный случай, только вместо сечений 1-1, 2-2 и 3-3 здесь нумерация сечений 2-2, 3-3, 4-4.(Это связано с нумерацией вентилей, которые закрываются или открываются в ходе эксперимента).

Кроме того, геометрические напоры в сечениях 2-2 и 3-3 одинаковы, а в сечении 4-4 геометрический напор равен 0. На рисунках 3-7(б) и 3-7 (в) приведены двух других местных сопротивлений. Здесь нумерация сечений также определяется номером вентиля.

Методика их расчётов приведена выше.

 

Выполнение работы

Объектами испытаний в данной работе являются три участка стальных трубопроводов (I, III и IV, см. ниже гидравлическую схему), каждый из которых содержит одно местное сопротивление.

Схемы объектов исследований приведены на рисунке 3.7.

б)

в)

а) – участок трубопровода I (содержит колено К);

б) – участок трубопровода III (содержит внезапное сужение ВС);

в) – участок трубопровода IV (содержит внезапное расширение ВР)

 

Рисунок 3.7. Схемы объектов исследований

 

Внутренние диаметры и длины участков трубопроводов на рисунке 3.7 указаны в мм. Номера сечений, в которых измеряются давления, соответствуют номерам вентилей, используемых для подключения этих сечений к датчикам давления (см. рисунок 1.9).

Примечание: при измерении давлений не учитываются поправки на установку датчиков (Д1 – Д4).

1) Проведение испытаний по определению коэффициента местного сопротивления колена εк

– открыть вентиль В1 (см. рисунок 1.9) и подключить исследуемый трубопровод I к насосу;

– открыть вентили В2, В3 и В4 (все остальные вентили на стенде должны быть закрыты);

– включить питание стенда и насосную установку (дать возможность насосной установке поработать в течение 3…5 минут);

– затем необходимо снять показания с трех датчиков давления Д1 (р2, сеч. 2–2), Д2 (р3, сеч. 3–3), Д3 (р4, сеч. 4–4), измерить время τ прохождения через расходомер объема воды V (принять V = 10–2 м3 (10 дм3)), а также температуру воды Т.

Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1 – Результаты исследований по определению εк колена

 

Измеряемые параметры Обозначение Размерность Численное значение
Давления: сеч. 2–2 р2 кПа  
сеч. 3–3 р3 кПа  
сеч. 4–4 р4 кПа  
Время прохождения через расходомер объема V( 10–2 м3) τ с  
Температура воды Т ºС  
Вычисляемые параметры
Расход Q м3  
Средняя скорость: сеч. 2–2 u2 м/с  
сеч. 3–3 u3 м/с  
сеч. 4–4 u4 м/с  
Число Рейнольдса Re  
Коэффициент Кориолиса α  
Скоростные напоры: сеч. 2–2 αu22/2g м  
сеч. 3–3 αu32/2g м  
сеч. 4–4 αu42/2g м  
Геометрические напоры: сеч. 2–2 м  
сеч. 3–3 м  
сеч. 4–4 м  
Пьезометрические напоры: сеч. 2–2 м  
сеч. 3–3 м  
сеч. 4–4 м  
Гидравлический уклон I  
Потери напора в местном сопротивлении (колене) hм м  
Коэффициент местного сопротивления экспериментальный εмэксп  
Коэффициент местного сопротивления расчитанный εвсрасч    

 

2) Проведение испытаний по определению коэффициента местного сопротивления внезапного сужения εвс

– открыть вентиль В9 (см. рисунок 1.9) и подключить исследуемый трубопровод III к насосу;

– открыть вентили В9, В10, В11 и В12 (все остальные вентили на стенде должны быть закрыты);

– включить питание стенда и насосную установку (дать возможность насосной установке поработать в течение 3…5 минут);

– снять показания с четырех датчиков давления Д1 (р9, сеч. 9–9), Д2 (р10, сеч. 10–10), Д3 (р11, сеч. 11–11), Д4 (р12, сеч. 12–12);

– измерить время τ прохождения через расходомер объема воды V (принять V = 10–2 м3 (10 дм3));

– измерить температуру воды Т.

Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 – Результаты исследований по определению εвс

внезапного сужения

 

Измеряемые параметры Обозначение Размерность Численное значение
Давления: сеч. 9–9 р9 кПа  
сеч. 10–10 р10 кПа  
сеч. 11–11 р11 кПа  
сеч. 12–12 р12 кПа  
Время прохождения через расходомер объема Wж (10–2 м3) t с  
Температура воды Т ºС  
Вычисляемые параметры
Расход Q м3  
Средняя скорость: сеч. 9–9 м/с  
сеч. 10–10 u10 м/с  
сеч. 11–11 u11 м/с  
сеч. 12–12 u12 м/с  
Число Рейнольдса сеч. 9–9 Re9  
сеч. 10–10 Re10  
сеч. 11–11 Re11  
сеч. 12–12 Re12  
Коэффициент Кориолиса сеч. 9–9 α9  
сеч. 10–10 α10  
сеч. 11–11 α11  
сеч. 12–12 α12  
Скоростные напоры: сеч. 9–9 α9u92/2g м  
сеч. 10–10 α10u102/2g м  
сеч. 11–11 α11u112/2g м  
сеч. 12–12 α12 u122/2g м  
Пьезометрические напоры: сеч. 9–9 м  
сеч. 10–10 м  
сеч. 11–11 м  
сеч. 12–12    
сеч. 12–12 м  
Гидравлические уклоны i1  
  i2    
Потери напора в местном сопротивлении (колене) м  
Коэффициент местного сопротивления экспериментальный εвсэксп  
Коэффициент местного сопротивления расчитанный εвсрасч    

 

3) Проведение испытаний по определению коэффициента местного сопротивления внезапного расширения εвр

– открыть вентиль В13 (см. рисунок 1.9) и подключить исследуемый трубопровод IV к насосу;

– открыть вентили В14, В15, В16 и В17 (все остальные вентили на стенде должны быть закрыты);

– включить питание стенда и насосную установку (дать возможность насосной установке поработать в течение 3…5 минут);

– снять показания с четырех датчиков давления Д1 (р14, сеч. 14–14), Д2 (р15, сеч. 15–15), Д3 (р16, сеч. 16–16), Д4 (р17, сеч. 17–17);

– измерить время τ прохождения через расходомер объема воды V (принять V = 10–2 м3 (10 дм3));

– измерить температуру воды Т.

Результаты измерений занести в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3 – Результаты исследований по определению εвр внезапного расширения

 

Измеряемые параметры Обозначение Размерность Численное значение
Давления: сеч. 14–14 р14 кПа  
сеч. 15–15 р15 кПа  
сеч. 16–16 р16 кПа  
сеч. 17–17 р17 кПа  
Время прохождения через расходомер объема Wж (10–2 м3) t с  
Температура воды Т ºС  
Вычисляемые параметры
Расход Q м3  
Средняя скорость: сеч. 14–14 u14 м/с  
сеч. 15–15 u15 м/с  
сеч. 16–16 u16 м/с  
сеч. 17–17 u17 м/с  
Число Рейнольдса сеч. 14–14 Re14  
сеч. 15–15 Re15  
сеч. 16–16 Re16  
сеч. 17–17 Re17  
Коэффициент Кориолиса сеч. 14–14 α14  
сеч. 15–15 α15  
сеч. 16–16 α16  
сеч. 17–17 α17  
Скоростные напоры: сеч. 14–14 α14u142/2g м  
сеч. 15–15 α15u152/2g м  
сеч. 16–16 α16u162/2g м  
сеч. 17–17 α17u172/2g м  
Пьезометрические напоры: сеч. 14–14 м  
сеч. 15–15 м  
сеч. 16–16 м  
сеч. 17–17 м  
Гидравлические уклоны i1  
  i2    
Потери напора в местном сопротивлении (колене) м  
Коэффициент местного сопротивления экспериментальный εврэксп  
   

Коэффициент местного сопротивления расчётный

εвррасч    

 

Обработка результатов

Для исключения ошибок все численные значения параметров необходимо в формулы подставлять в системе СИ.

Расход воды, проходящий через исследуемый трубопровод,

Q = Qv= V/τ

Средняя скорость жидкости в трубопроводе

u = Q/Si,

 

где Si– площадь i-го сечения трубопровода.

При исследованиях трубопровода, содержащего колено (поворот на 90º), следует иметь в виду, что диаметры во всех сечениях одинаковы, а это значит, что будут одинаковыми и средние скорости (u2= u3 = u4 ), и числа Рейнольдса Re, и коэффициенты Кориолиса α, и скоростные напоры.

Число Рейнольдса в i-м сечении:

Re = ρ · ui · di / η = ui · di /χ,

где di– диаметр i-го сечения;

χ – кинематическая вязкость воды при температуре Т(можно определить, используя табл. в работе № 1, или справочные пособия ).

Коэффициент Кориолиса: при Re > 2320 α = 1,а при Re < 2320 α = 2.

При исследованиях трубопроводов III и IV, содержащих ВС и ВР, следует иметь в виду, что эти трубопроводы имеют два характерных диаметра. На этих диаметрах будут различными скорости, числа Рейнольдса, коэффициенты Кориолиса и скоростные напоры.

При исследованиях трубопровода (содержит колено) в таблице 3.1 присутствуют геометрические напоры. При определении геометрических напоров предлагается считать, что плоскость сравнения совпадает с сечением 4–4.

В таблицах 3.2 и 3.3 геометрические напоры отсутствуют, поскольку трубопроводы III и IV расположены горизонтально.

Гидравлические уклоны, потери напора в местных сопротивлениях и коэффициенты местных сопротивлений необходимо вычислять по формулам (3-9) – (3-20).

После определенияεк, εвс и εврполученные численные значения этих коэффициентов необходимо сравнить со справочными значениями.

 

Контрольные вопросы

1. Дать определение местного сопротивления, назвать основные виды местных сопротивлений.

2. Объяснить причины, вызывающие потери напора в местных сопротивлениях.

3. В чем заключается методика экспериментального определенияεм?

4. С какой целью определяются гидравлические уклоны?

5. Какие факторы влияют на величину εм при ламинарном и турбулентном режимах течения?

6. Назвать справочные значения εм для исследуемых местных сопротивлений.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.