ОПД.Ф.07 Гидравлика и гидромашины

ОПД.Ф.03 Гидравлика

Опд.ф.02.05 гидравлика

ОПД.Ф.07.01 Гидравлика

ОПД.Ф.08.03 ГИДРАВЛИКА

ОПД.Ф.07 Гидравлика и гидромашины

ОПД.Р.03 ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА

ОПД.Ф.08 ГИДРОГАЗОДИНАМИКА

Лабораторные работы по гидравлике

Методические указания

для инженерных специальностей

Уфа 2010

УДК 378.147: 627.84

ББК 74.58: 30.123

А53

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № 1 от 27январяарта 2010 г.)

Составитель: профессор Алмаев Р.А.

Рецензент: профессор Юхин Г.П.

Ответственный за выпуск: и.о.заведующего кафедрой

природообустройства, строительства и гидравлики

Мустафин Р.Ф.

г. Уфа, БГАУ, кафедра природообустройства, строительства и гидравлики

Лабораторная работа №1

ИЗМЕРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТИ

Общие сведения

В лабораторной практике и производственных условиях измеряют следующие параметры: уровень, давление и расход жидкости.

Измерение уровня. Простейшим прибором является стеклянная трубка, соединенная с нижним концом с открытым резервуаром, в котором определяется уровень. В трубке и резервуаре, как в сообщающихся сосудах, положение уровня жидкости будет одинаковым.

Широкое применение получили поплавковые уровнемеры (в топливных баках, групповых автопоилках, различных технологических резервуарах). Рабочий орган прибора – поплавок - следует за измерением уровня жидкости, и соответственно меняются показания по шкале. Механическое перемещение поплавка (первичного датчика) вверх-вниз может быть преобразовано в электрический сигнал посредством реостата или катушки индуктивности и зафиксировано вторичным прибором. В этом случае возможна дистанционная передача показаний.

Из приборов, основанных на косвенных методах определения искомой величины, наибольший интерес представляет емкостный уровнемер. В нем в качестве датчика используется металлический электрод, покрытый тонким слоем изоляции из пластмассы. Система электрод-жидкость-резервуар при подключении тока образует конденсатор, емкость которого зависит от уровня жидкости. К недостаткам емкостных датчиков относят значительную зависимость показаний от состояния изоляции электрода.

Измерение давления. По назначению различат приборы для измерения атмосферного давления (барометры), избыточного давления (манометры – при р_изб> 0 и вакуумметры - при р_изб< 0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

По принципу действия различают приборы жидкостные и пружинные.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости, высота которого служит мерой давления. Отличается простотой конструкции пьезометр, представляющий собой вертикальную стеклянную трубку, соединенную нижним концом с местом

измерения давления (рис.1.1а).

а) б)

Рисунок 1.1 Жидкостные приборы:

а) пьезометр;

б) U – образная трубка

Величина давления в точке подключения определяется по высоте h подъема жидкости в пьезометре: р=rgh, где r - плотность жидкости.

Пьезометры удобны для измерения небольших избыточных давлений – порядка 0, 1-0, 2 ат. Функционально шире возможности у двухтрубных U – образных приборов (рис.1.1б), которые используются в качестве манометров, вакуумметров и дифференциальных манометров. Стеклянную трубку прибора можно заполнить более тяжелой жидкостью (например, ртутью). Жидкостные приборы имеют относительно высокую точность, применяются для технических измерений, а также градуировки и проверки других типов приборов.

В пружинных приборах измеряемое давление воспринимает упругий элемент (трубчатая пружина, мембрана, сильфон), деформация которого служит мерой давления. Широко распространены приборы с трубчатыми пружинами. В таком приборе нижний открытый конец трубки овального сечения (рис.1.2а) жестко закреплен в корпусе, а верхний (закрытый) конец свободен в пространстве.

Под действием давления среды трубка стремится разогнуться (если р> р_ат) или, наоборот, еще более согнуться (если р< р_ат). В показывающих приборах упругий элемент, перемещаясь, воздействует через передаточный механизм на стрелку и по шкале ведется отсчет измеряемого давления. В приборах с дистанционной передачей показаний механическое перемещение упругого элемента преобразуется в электрический (или пневматический) сигнал, который регистрируется вторичным прибором.

а) б)

в)

Рисунок 1.2 Пружинные приборы:

а) с трубчатой пружиной;

б) сильфонный; в) мембранный

;

По классу точности приборы с трубчатыми одновитковыми пружинами делят на:

- технические (для рядовых измерений – класс точности 1, 5; 2, 5; 4, 0);

- образцовые (для точных измерений – класс точности 0, 16; 0, 25; 0, 4; 0, 6; 1, 0);

- контрольные (для проверки технических приоров – класс точности 0, 5 и 1, 0).

Класс точности указывается на циферблате прибора; он характеризует предельную ошибку прибора в % от максимального значения шкалы при нормальных условиях (t=20°C, р=760 мм.рт.ст.).

Измерение расхода. Наиболее простой и точный метод определения расхода жидкости – объемный с использованием мерного сосуда. Измерение сводится к регистрации времени Т наполнения сосуда с известным объемом W. Тогда расход Q=W/Т. В производственных условиях в качестве измерителей количества жидкости W применяют различные объемные и скоростные счетчики (крыльчатые и турбинные). Метод позволяет определить осредненные во времени значения Q.

а) б) в)

Рисунок 2.5 Счетчики жидкости:

а − объемный с овальными шестернями; б − ротационный;

в − скоростной с крыльчатой вертушкой

Для измерений мгновенных расходов в напорных трубопроводах применяют различные типы расходомеров (рис.1.4). Удобны для

измерений расходомеры с сужающими устройствами. Принцип действия прибора основан на создании в потоке с помощью сужающего устройства (например, диафрагмы) перепада статических напоров и его измерения дифференциальным манометром (рис.1.4б). Расход жидкости определяется по тарировочному графику Q = f(h) или по формуле:

Q = mАÖ 2gh, (2.2)

где m – коэффициент расхода сужающего устройства;

h – показание дифференциального манометра;

А – постоянная расходомера;

где D – диаметр трубопровода;

d – диаметр отверстия сужающего устройства.

а) б)

в)

Рисунок 1.4 Расходомеры жидкости:

а) постоянного перепада давления (ротаметр);

б) переменного перепада давления

(с сужающим устройством – диафрагмой);

в) индукционный

Цель работы

Ознакомиться с устройством, принципом действия и эксплуатацией приборов для измерения уровня, давления и расхода жидкости; усвоить методику тарирования расходомеров.

Прядок выполнения работы

1.3.1 Используя учебную литературу, методические указания, плакаты и натурные образцы приборов, ознакомиться с методами измерения уровня, давления и расхода жидкости. Принципиальные схемы и краткое описание основных приборов следует привести в отчете по лабораторной работе.

1.3.2 На опытной установке выполнить измерение давления величиной р=0, 4 кгс/см² (0, 01 МПа) пьезометром с ценой деления шкалы 5 мм, а также пружинными приборами с максимальным значением шкалы 1 кгс/см² (0, 1 МПа) и классом точности 0, 16 и 0, 6. Дать сравнительную оценку погрешности измерений.

1.3.3 На опытной установке выполнить определение расхода воды с помощью мерного бака. Контроль времени изменения уровня воды в диапазоне от 0 до 10 см (цена деления шкалы 1 мм) осуществляется секундомером.

Оценить погрешность определения расхода с учетом ошибок измерений времени и уровня.

1.3.4 На опытной установке выполнить тарирование расходомера с сужающим устройством (или ротаметра) и построить тарировочный график.

1.3.5 На стендах испытания насоса и безбашенной водокачки ознакомиться (под руководством преподавателя) с монтажом и правилами эксплуатации пружинных приборов для измерения давления, скоростных счетчиков количества жидкости, расходомеров различного типа.

1.3.6 По литературным источникам ознакомиться с проверкой технических приборов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Можно ли с помощью стеклянной трубки осуществлять контроль за изменением уровня жидкости в закрытом резервуаре (с избыточным давлением на сводной поверхности)?

2. Какое давление (абсолютное, избыточное) в точке подключения пьезометра характеризует высота h на схеме рис.1.2а?

3. Чем конструктивно отличаются манометр и вакуумметр пружинного типа?

4. Достаточна ли точность измерения давления величиной 5 кгс/см² (0, 5 МПа) пружинным прибором с максимальным значением шкалы 40 кгс/см² (4 МПа) при классе точности 2, 5?

5. В чем заключается объемный метод определения расхода жидкости?

6. Поясните суть методов определения расхода жидкости расходомерами: а) постоянного перепада давления; б) переменного перепада давления?

7. Как устроен и работает индукционный расходомер?

8. Для чего и как производится тарирование расходомеров?

Лабораторная работа №2

Бернулли

Общие сведения

Для установившегося плавно изменяющегося движения реальной жидкости уравнение Бернулли имеет вид:

z₁+ , (2.1)

где z₁, z₂ – высоты положения центров тяжести сечений 1и 2;

р₁, р₂ – давления в сечениях;

u₁, u₂ - средние скорости потока в сечениях;

a₁, a₂- коэффициенты кинетической энергии.

С энергетической точки зрения:

z – удельная потенциальная энергия положения (геометрический напор);

- удельная потенциальная энергия давления (пьезометрический напор);

- удельная кинетическая энергия (скоростной напор).

Сумма z + + = H выражает полную удельную энергию жидкости (полный напор).

Из уравнения (2.1) следует, что при движении реальной жидкости полный напор уменьшается вниз по течению (Н₂< Н₁). Величина h_1-2 = Н₁- Н₂характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

Уменьшение полного напора определенным образом отражается и на его составляющих – пьезометрическом и скоростном напорах. Характер изменения напоров в конкретной гидравлической системе представляет практический интерес и наглядно может быть изучен опытным путем.

Цель работы

Экспериментально подтвердить справедливость уравнения

Бернулли: установить характер изменения полного, пьезометрического и скоростного напоров при движении жидкости в исследуемом трубопроводе.

Методика опыта

Лабораторная работа может выполняться на специализированной установке и универсальном стенде.

В первом случае в контрольных сечениях экспериментального участка при установившемся движении жидкости измеряются пьезометрические и полные напоры, во втором – только пьезометрические, с последующим вычислением полных напоров.

По опытным данным строится график напоров и проводится анализ изменения вдоль потока составляющих уравнения Бернулли.

Описание опытной установки

Принципиальная схема специализированной установки для изучения уравнения Бернулли приведена на рисунок 2.1. Она включает напорный резервуар, трубопровод с экспериментальным участком,

мерный бак. Экспериментальный участок - переменного сечения (плавное расширение переходит в плавное сужение), смонтирован горизонтально. В его пяти характерных сечениях установлены ниппели статического давления (для определения пьезометрического напора) и гидрометрические трубки (для определения полного напора), которые короткими резиновыми шлангами соединены с пьезометрами. Для снятия показаний последние снабжены сантиметровой шкалой. Расход воды в трубопроводе устанавливается вентилем и определяется объемным способом с помощью мерного бака.

Универсальный стенд (рисунок 2.2) имеет такую же конструктивную схему. Его отличительная особенность – наклонно установленный трубопровод с прозрачной вставкой из оргстекла в виде внезапного сужения - расширения. В контрольных сечениях экспериментального участка установлены ниппели статического давления, соединенные шлангами с пьезометрами.

Порядок проведения работы

а) напорный бак заполняют водой до постоянного уровня;

б) кратковременным открытием вентиля экспериментального трубопровода установку приводят в действие (2-3 раза) для удаления из нее воздуха. При закрытом вентиле уровень воды в пьезометрах должен быть одинаковый;

в) в трубопроводе устанавливают расход жидкости, обеспечивающий наглядность наблюдений, и для заданного режима определяют:

- показания пьезометра;

- время заполнения мерного бака.

Обработка опытных данных

При работе на специализированной установке по данным измерений вычисляют:

- средний за время опыта расход воды

Q = W/T, (2.2)

где W – объем мерного бака, заполняемый за время Т;

- среднюю по сечению скорость движения

u = Q/w, (2.3)

где w – площадь поперечного сечения трубопровода;

- скоростной напор

а) по показаниям приборов

Н^'_ск = Н – Н_п, (2.4)

где Н, Н_п – соответственно полный и пьезометрический напоры;

б) по средней скорости

Н_ск = au²/2g, (2.5)

- потери напора между сечениями

h_1-2 = Н₁ – Н₂ (2.6)

где Н₁, Н₂ – полные напоры в смежных сечениях.

Данные измерений и вычислений представляют в форме таблицы 2.1.

Таблица 2.1. Определение напоров

№ сечения	Данные измерений	Данные вычислений
W, л	Т, с	Н, м	Н_п, м	Q, л/c	u, м/с	Н^'_ск, м	Н_ск, м	h_1-2, м

При работе на универсальном стенде расход Q и среднюю скорость u находят аналогично. Затем вычисляют скоростной напор Н_ск=au²/2g (принимают a»1) и полный напор Н = Н_п+Н_ск.

Результаты опыта представляют в форме таблицы 2.2.

Таблица 2.2. Определение напоров

№ сечения	Данные измерений	Данные вычислений
W, л	Т, с	z, м	Н_п, м	Q, л/c	u, м/с	Н_ск, м	Н, м	h_1-2, м

На миллиметровой бумаге вычерчивают схему экспериментального участка, наносят контрольные сечения и для них по данным таблицы 2.1 или таблицы 2.2 вертикально вверх в масштабе откладывают значения пьезометрического и полного напоров. Соединив концы отрезков, получают напорную и пьезометрическую линии.

Лабораторная работа №3

Общие сведения

При движении жидкости в трубопроводе (канале) возможны два режима течения: ламинарный и турбулентный.

Ламинарный режим характеризуется слоистым, упорядоченным движением, при котором отдельные слои жидкости перемещаются относительно друг друга, не смешиваясь между собой. Струйка краски, введенная в ламинарный поток воды, не размывается окружающей средой и имеет вид натянутой нити.

Для турбулентного режима характерно неупорядоченное, хаотическое движение, когда частицы жидкости перемещаются по сложным, все время изменяющимся траекториям. Наличие в турбулентном потоке поперечных составляющих скорости обуславливает интенсивное перемешивание жидкости. Окрашенная струйка в этом случае самостоятельно существовать не может и распадается в виде завихрений по всему сечению трубы.

Опытами установлено, что режим движения зависит от средней скорости u, диаметра трубы d, плотности жидкости r и ее абсолютной вязкости m. Для характеристики режима принято использовать совокупность этих величин, составленных определенным образом в безразмерный комплекс – число Рейнольдса

Re = , (3.1)

где n = m/r - кинематический коэффициент вязкости.

Число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного течения к турбулентному, называется критическим и обозначается Re_кр. Следует подчеркнуть, что в силу неустойчивости течения жидкости на границе ламинарного и турбулентного режимов величина Re_кр не является строго определенной. Для цилиндрических труб при движении воды с учетом условий входа потока, шероховатости стенок, наличия первоначальных возмущений Re_кр=580-2000. В расчетах обычно принимают Re_кр»2300.

При Re< Re_кр режим движения ламинарный, а при Re> Re_кр – турбулентный.

В большинстве технических приложений, связанных с движением маловязких сред (вода, воздух, газ, пар), реализуется турбулентный режим – системы водоснабжения, вентиляции, газоснабжения, теплоснабжения. Ламинарный режим имеет место в пленочных теплообменниках (при стекании конденсатной пленки под воздействием силы тяжести), при фильтрации воды в порах грунта, при движении вязких жидкостей по трубопроводам.

Цель работы

Визуальными наблюдениями установить характер движения жидкости при различных режимах; усвоить методику расчетного определения режима давления; для опытной установки определить критическое число Рейнольдса.

Описание опытной установки

Лабораторная установка (рисунок 3.1) включает напорный резервуар, трубопровод (с прозрачным участком – для визуального наблюдения), сосуд с красителем, мерный бак.

Сосуд с красителем закреплен с помощью штатива на стенке напорного резервуара и снабжен трубкой для подачи красителя в движущийся в трубопроводе поток воды. Расход задается регулирующим вентилем и определяется с помощью мерного бака.

Порядок выполнения работы

а) напорный резервуар заполняют водой (до уровня сливной трубы, а сосуд – красителем);

б) открытием регулирующего вентиля в трубопроводе устанавливают расход, при котором имеет место ламинарное течение.

Наблюдения за характером движения жидкости осуществляют, вводя в поток краситель.

Для данного режима определят время заполнения мерного бака и температуру воды;

в) постепенно увеличивая расход воды, устанавливают переходный режим (по началу разрыва окрашенной струйки), а затем – турбулентный. Для каждого нового режима производят указанные в п. б измерения.

Обработка опытных данных

- по объему воды W, поступившему в мерный бак за время Т, вычисляют расход Q = W/Т и затем среднюю скорость u = Q/w (где
w - площадь поперечного сечения стеклянной трубы);

- по температуре воды t (в °С) определяют кинематический коэффициент вязкости n (в см²/с)

n = ; (3.2)

- по известным u, d, n вычисляют для каждого опыта значение Re.

Данные измерений и результаты вычислений заносят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Определение режима движения

Режим движения жидкости	Данные измерений	Данные вычислений
W, л	Т, с	t, °С	Q, л/c	u, м/с	n, м²/с	Re

Лабораторная работа №4

Трения

Общие сведения

Равномерно движущийся в трубе (канале) поток жидкости теряет часть энергии вследствие трения о поверхность трубы, а также внутреннего трения в самой жидкости. Эти потери носят название потерь напора по длине потока или потерь напора на трение.

В соответствии с уравнением Бернулли потери напора по длине горизонтальной трубы постоянного диаметра

h_дл = , (4.1)

где – пьезометрические напоры в рассматриваемых сечениях.

Опыты показывают, что потери напора по длине пропорциональны безразмерному коэффициенту l, зависят от длины l и диаметра d трубопровода, средней скорости движения u. Указанная зависимость устанавливается известной формулой Дарси-Вейсбаха

h_дл = . (4.2)

Коэффициент l, характеризующий сопротивление трения, в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенок трубы D/d (здесь D - абсолютный размер выступов шероховатости). Однако влияние этих величин на коэффициент l при ламинарном и турбулентном режимах различно.

При ламинарном режиме шероховатость не оказывает влияния на сопротивление трения. В этом случае l = f(Re) и расчет выполняют по формуле

l = 64/Re. (4.3)

При турбулентном режиме влияние Re и D/d обусловлено значением числа Рейнольдса. При сравнительно малых Re, также как и при ламинарном режиме, коэффициент l является функцией только числа Рейнольдса Re (область гидравлически гладких труб). Для расчета здесь применимы формулы Г. Блазиуса при Re£ 10⁵:

l = 0, 316/Re^0.25, (4.4)

и формула г.К. Конакова при Re£ 3× 10⁶:

l = . (4.5)

В диапазоне умеренных чисел Рейнольдса l = f(Re, ) и хорошее совпадение с опытом дает формула А.Д. Альтшуля:

l = 0, 11 (4.6)

При достаточно больших значениях Re (развитый турбулентный поток) влияние вязкого трения несущественно и коэффициент l = f(D/d) – так называемая область вполне шероховатых труб. В этом случае расчет можно выполнить по формуле Б.Л. Шифринсона:

l = 0, 11 . (4.7)

Приведенные выше и другие известные эмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического трения получены путем обработки экспериментальных графиков. Сравнивая результаты вычисления l по этим формулам с опытными значениями, можно оценить достоверность проводимых опытов.

Цель работы

Усвоить методику опытного определения коэффициента гидравлического трения; для условий проведения опыта установить

зависимость коэффициента гидравлического трения от режима течения жидкости и сравнить полученные результаты с расчетами по эмпирическим формулам.

Методика опыта

Коэффициент гидравлического трения определяется косвенным методом с использованием формулы Дарси-Вейсбаха (4.2). При этом непосредственно из опыта находят потери напора h_дл – по разности пьезометрических напоров в начале и конце исследуемого участка трубопровода, и скорость движения u по расходу жидкости Q.

Зависимость l = f(Re) устанавливается путем проведения опытов при различных режимах движения жидкости и построения соответствующего графика.

Описание опытной установки

Лабораторная установка (рисунок 4.1) включает напорный резервуар, экспериментальный трубопровод и мерный бак.

Экспериментальный трубопровод – горизонтальный, постоянного сечения (l = 1, 2 м, d = 25 мм). На участке определения потерь напора имеются два ниппеля статического давления, которые с помощью резиновых шлангов соединены с пьезометрами. За измерительным участком смонтирован вентиль для регулирования расхода воды.

Порядок проведения работы

а) напорный резервуар заполняют водой до постоянного уровня;

б) кратковременным открытием вентиля установку приводят в действие для освобождения трубопровода и пьезометров от пузырьков воздуха (при закрытом вентиле показания пьезометров должны быть одинаковы);

в) в трубопроводе устанавливают различные расходы жидкости 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 и H_п2;

- температуру воды t.

Данные измерений заносят в соответствующие графы таблицы 4.1.

Обработка опытных данных

4.6.1 По данным измерений вычисляют:

- расход Q, среднюю скорость u, кинематический коэффициент вязкости n, число Рейнольдса Re (см. лабораторную работу №3);

- потери напора на трение h_дл = H_п1 - H_п2;

- коэффициент гидравлического трения

l_оп = .

4.6.2 По найденным значениям числа Рейнольдса Re производят выбор эмпирических формул и определяют l_расч.

4.6.3 Результаты вычислений заносят в таблицу 4.1 и по данным этой таблицы вычерчивают график зависимости коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса. На графике приводят две кривые: опытную l_оп = f₁(Re) и расчетную l_расч = f₂(Re).

Таблица 4.1. Определение коэффициента гидравлического трения

Данные измерений	Данные вычислений
W, л	Т, с	t, °C	H_п1, м	H_п2, м	Q, л/с	u, м/с	n, мз²/с	Re	h_дл, м	l_оп	l_расч

Лабораторная работа №5

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.

ОПД.Ф.03 Гидравлика

Опд.ф.02.05 гидравлика

ОПД.Ф.07.01 Гидравлика

ОПД.Ф.08.03 ГИДРАВЛИКА

ОПД.Ф.07 Гидравлика и гидромашины

12 3 4