 |
|
|
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 |
Обработка результатов.
Расход Q определяется по формуле (1.3): Q = Qv= V/τ Средняя скорость потока: u= Q/S (1-6)
где S – площадь сечения трубопровода, м2. Внутренний диаметр исследуемого трубопровода d = 8·10–3 м (8 мм). Кинематическую вязкость воды можно определить , используя справочные данные по плотности и динамической вязкости воды (см.таблицу ниже). Число Рейнольдса определяется по формуле (1-5): Re = Red = ρ · u · d / η = u · d /χ, При определении режима течения следует исходить из того, что если определенное в опыте число Рейнольдса меньше критического значения Reкр, то режим течения ламинарный. Для труб круглого сечения Reкр = 2320. При Re > Reкр режим течения турбулентный (до 4000 считается переходным). Контрольные вопросы. 1. Назвать основные виды давлений, используемых в гидравлике (атмосферное, абсолютное, избыточное, вакуумметрическое давление), указать способы определения, приборы и единицы измерения давления. 2. Дать определение расхода. Каким способом можно измерить объемный, весовой и массовый расходы, назвать приборы и единицы измерения. 3. Каким образом экспериментально можно определить режим течения жидкости или газа?. 4. Пояснить, как влияет режима течения на потери энергии на трение по длине трубопровода. 5. Указать способы определения мощности в гидравлических системах. 6. Что такое класс точности манометра и каким образом можно определить абсолютную погрешность измерения давления манометром? 7. Какие устройства используются в данной работе для измерения давления в разных сечениях? 8) Зачем в работе необходимо измерение температуры и какие приборы для этого используются? Лабораторная работа № 2. Построение напорной и пьезометрической линий трубопровода. Цель работы: – уяснить физическую сущность полного напора и всех его составляющих: геометрического, пьезометрического и скоростного напоров; – уяснить физическую сущность закона Бернулли; – построить напорную и пьезометрические линии трубопровода; – построить графические зависимости изменения мощности потока по длине трубопровода. Краткие теоретические сведения. Движение безнапорных и напорных потоков жидкости сопровождается затратами энергии. Для характеристики энергетического состояния потока в гидравлике применяется специальный показатель, который называют полным напором и обозначают буквой Н (измеряется в метрах). Полный напор представляет собой полную удельную (в расчете на единицу веса) энергию: H = Нг + Нп+ Нск (2-1) Здесь Нг - координата z - называется отметкой или геометрической (геодезической ) высотой , геометрическим напором ; Нп= Р/ρg –называется пьзометрической высотой, пьезометрическим напором; Нск = u2/2g –называется скоростной высотой, скоростным напором.
Уравнение Бернулли для идеальной жидкости записывается в следующем виде: z1 + (Р1/ ρg) + (u12 / 2g) = z2 + (Р2 / ρg) + (u22 / 2g) (2-2)
В любом сечении элементарной струйки для идеальной жидкости полный гидродинамический напор Н (сумма геометрического, пьезометрического и скоростного напоров) есть величина постоянная. Плоскость сравнения (нулевой уровень) на практике выбирается произвольно таким образом, чтобы высоту zбыло удобно измерить. Если струйка расположена горизонтально, то за плоскость сравнения можно выбрать плоскость, проходящую через центры сечений. В этом случае z = 0. Для измерения пьезометрического напора необходимо к выбранным сечениям подключить пьезометры или манометры. В первом случае пьезометрическая высота определяется как расстояние по вертикали от центра живого сечения до уровня жидкости в пьезометре, а во втором случае необходимо показания манометра перевести в систему СИ и поделить на значения произведения ρg. Скоростную высоту Нск можно найти, используя пьезометр и трубку Пито, подключённые к данному живому сечению: трубка справа, изогнутая, измеряет сумму пьезометрического и скоростного напоров.
Рисунок 2.1. Прямая, пьезометрическая трубка слева, измеряет только пьезометрический напор. Их разница и даст скоростной напор. Скоростные напоры можно и рассчитать, если измерить расход жидкости и площадь живого сечения потока: Qv= V/τ = u ·S (2-3) Следует иметь в виду, что скоростные напоры для реальных жидкостей находятся по формулеНск = α· u2 / 2g , где α- коэффициент Кориолиса.Коэффициент Кориолиса αпри Re < 2320 равен 2, а при Re > 2320 – α ≈ 1. Практика показывает, что скоростные напоры гораздо меньше пьезометрических и поэтому в отдельных случаях ими можно пренебречь. К тому же, если живые сечения одинаковы, то и скорости во всех рассматриваемых сечениях также будут одинаковы (согласно уравнению неразрывности струи) и разность скоростных напоров в двух выбранных сечениях будет равна нулю. Это следует иметь в виду при использовании уравнения Бернулли в конкретных случаях. Графически полный напор можно изобразить так, как показано на рисунке 2.2. . В реальной жидкости часть пьезометрического напора теряется (механическая энергия превращается в тепловую), поэтому полный напор в первом сечении оказывается больше полного напора во втором сечении на величину потерь напора:
Рисунок 2.2.Графическая интерпретация уравнения Бернулли.
НI - НII = h1-2 = hпот(2-4)Индекс 1-2означает, что потери напора hпот определяются между сечениями 1 и 2. Примечание : в общем случае первое сечение (1) обозначают через i, а второе 2 через i +1
Рисунок 2.3.
Уравнение Бернулли для реальной жидкости принимает вид:
z1 + (Р1/ ρg) + (α1 u1ср2 / 2g) = z2 + (Р2 / ρg) + (α2 u2ср2 / 2g) + hпот (2-5) На рисунке 2.3 показано уменьшение полного напора(кривая) при переходе от первого сечения ко второму. При изменении геодезической(геометрической) высоты потока геометрический напор Нг обратимо переходит в пьезометрическийНп, при изменении живого сечения – пьезометрический напор Нп переходит в скоростной Нск и наоборот, и лишь переход пьезометрического Нп в потерянный напор h1-2 = hпот происходит необратимо: (О значении коэффициета Кориолиса αсм.выше) Нг ↔ Нп ↔ Нск u ↓ hпот Линия, характеризующая закон распределения полного напора по длине потока, называется напорной линией. Полный напор всегда уменьшается в направлении течения жидкости. Наклон этой линии (изменение на единицу длины трубопровода) называется гидравлическим уклоном I = (НI - НII )/l1-2 = h1-2)/l1-2 = hпот)/l1-2. Здесь l1-2 -расстояние между выбранными сечениями 1-1 и 2-2. Линия, характеризующая закон распределения удельной потенциальной энергии потока ( zi + pi /(ρ·g ) ), называется пьезометрической линией. Наклон этой линии называется пьезометрическим уклоном. Мощность и полный напор связаны следующим выражением: Ni = Hi•ρgQi (2-6) Потери мощности между сечениями iиi +1 вычисляются из выражения: ∆N1-2= Q•ρg hпот(2-7) или в общем виде: ∆Ni,i+1= Q•ρg hпот.i,i+1(2-8).
Выполнение работы.
Поиск по сайту: |
