Анализ результатов. Вывод по работе

Приводится анализ графика l = f(Re), возможных отклонений опытных значений коэффициента гидравлического трения от расчетных.

контрольные вопросы

1. Что характеризует коэффициент гидравлического трения?

2. Какие параметры влияют на коэффициент гидравлического трения?

3. В чем заключается методика опытного определения коэффициента гидравлического трения?

4. Как находится коэффициент гидравлического трения расчетным путем?

5. Поясните характер изменения коэффициента гидравлического трения с возрастанием числа Рейнольдса: а) при ламинарном режиме; б) при турбулентном режиме в областях гладкого и квадратичного сопротивлений?

Лабораторная работа №5

Определение коэффициента местного

Сопротивления

Общие сведения

В реальных гидравлических системах движущаяся жидкость теряет механическую энергию на прямолинейных участках труб, а также в арматуре и фасонных частях, других местных сопротивлениях. Потери энергии на преодоление местных сопротивлений (так называемые местные потери напора) обусловлены частично трением, но в большей степени деформацией потока, отрывом его от стенок, возникновением интенсивных вихревых течений.

Местные потери напора определяют расчетом по формуле Вейсбаха:

h_м = z_м(u²/2g), (5.1)

где z_м - коэффициент местного сопротивления; показывающий какая часть скоростного напора расходуется на преодоление сопротивления.

Величина z_м в общем случае зависит от вида местного сопротивления и режима течения. Опытные значения коэффициента для квадратичной области турбулентного режима приводятся в справочных таблицах.

Цель работы

Усвоить методику опытного определения коэффициента местного сопротивления; определить опытным путем коэффициент z_м для исследуемого местного сопротивления, установить зависимость его от числа Рейнольдса и сравнить полученные данные с табличными.

Методика опыта

Коэффициент местного сопротивления определяется косвенным методом с использованием зависимости (5.1). При этом местные потери напора h_м находят из эксперимента по разности полных или пьезометрических напоров на входе и выходе местного сопротивления.

Описание опытной установки

Установка для опытного определения коэффициента местного сопротивления (рисунок 5.1) включает напорный резервуар, трубопровод с исследуемым местным сопротивлением и мерный бак. На трубопроводе перед местным сопротивлением и за ним установлены ниппели статического давления, которые с помощью резиновых шлангов соединены с пьезометрами. Для регулирования расхода воды имеется вентиль.

Порядок проведения работы

а) напорный резервуар заполняют водой до постоянного уровня;

б) проверяют отсутствие воздуха в пьезометрах (уровни воды в них при закрытом вентиле должны быть одинаковы); при необходимости кратковременным открытием вентиля установку приводят в действие для освобождения трубопровода и пьезометров от пузырьков воздуха;

в) в трубопроводе устанавливают различные расходы воды в диапазоне от минимального до максимального (всего 5-6 значений).

Для каждого режима определяют:

- время Т наполнения мерного бака объемом W;

- показания пьезометров H_п1, H_п2, H_п3;

- температуру воды t.

Обработка опытных данных

По данным измерений вычисляют:

- средний за время опыта расход Q = W/Т и среднюю скорость потока u = Q/w (где w - площадь поперечного сечения трубопровода за местным сопротивлением);

- кинематический коэффициент n и число Рейнольдса (см. лабораторную работу №3);

- потери напора на местном сопротивлении

h_м = h_сум - h_дл, (5.2) где h_сум – суммарные потери напора на участке с местным сопротивлением; их вычисляют по пьезометрическим напорам (h_сум = Н_п1 – Н_п2 – при одинаковых диаметрах трубопровода на входе d_вх и выходе d_вых местного сопротивления) или полным напорам

(h_сум = Н₁ – Н₂ – при d_вх ¹ d_вых);

h_дл – потери напора на трение на прямолинейном участке такой же длины; согласно рисунку 5.1 h_дл = Н_п2 – Н_п3;

- опытные значения коэффициента местного сопротивления

z_оп = (2gh_м)/u² (5.3)

Результаты вычислений заносят в таблицу 5.1 и вычерчивают график зависимости z_м = f(Re). На график наносится также область табличных значений z_м исследуемого местного сопротивления.

Таблица 5.1 Определение коэффициента местного

сопротивления (при d_вх = d_вых)

Вид сопротивления	№ опыта	Данные измерений
W, л	Т, с	t, °C	H_п1, м	H_п2, м	H_п3, м

Продолжение таблицы 5.1

Вид сопротивления	№ опыта	Данные измерений
Q, л/с	u, м/с	n, м²/с	Re	h_сум, м	h_дл, м	h_м, м	z_оп	z_табл

Анализ результатов

Приводится анализ зависимости z_м = f(Re) с предварительной оценкой погрешности опыта и данных учебной литературы. Отмечается соответствие опытных значений коэффициента местного сопротивления z_оп с табличным z_табл.

контрольные вопросы

1. Какова причина местных потерь?

2. По эскизу исследуемого сопротивления поясните составляющие местных потерь с указанием зон их локализаций.

3. Как определяются местные потери напора опытным путем?

4. Что характеризует и от чего зависит коэффициент местного сопротивления?

5. Как определяется коэффициент местного сопротивления опытным путем?

Библиография

1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. - М.: КолосС, 2005. - 655 с.

2. Чугаев Р.Р. Гидравлика - М.: БАСТЕТ, 2008. - 672 с.

3. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982. – 423с.

4. Исаев А.П., Сергеев В.И., Дидур В.А. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 100с.

5. Константинов Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия. Том 1. – М.: Высшая школа, 1987.

6. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач: Учебное пособие для вузов / Под ред. Руднева С.С., Подвидза Л.Г. – М.: Машиностроение, 1974. – 416с.

1 2 34