Лабораторная работа №2.2.6

«Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода сопротивления»

Построение напорной и пьезометрической линий для трубопрово­да сопротивления. Определение коэффициентов местных сопротив­лений и коэффициентов трения подлине.

Полная удельная энергия жидкости в рассматриваемом сечении (напор) для установившегося потока определяется суммой удельных кинетической и потенциальной энергий:



гдеz — удельная энергия положения (может быть представлена расстоянием от плоскости сравнения до оси потока) (геометрический напор), м;

p/(pg) - удельная энергия давления (высота поднятия жидкости в пьезометре (пьезометрический напор), м;

v²/(2g) — удельная кинетическая энергия (скоростной напор), м.

Известно, что при движении вязкой жидкости ее напор уменьшается вниз по течению, так как часть потенциальной энергии расходуется на преодоление сопротивлений. Если удельная потенциальная энергия, из­расходованная жидкостью на преодоление сопротивлений между пер­вым и вторым сечениями, равна Л_тр, то уравнение Бернулли, связываю­щее удельные полные энергии в этих двух сечениях, будет иметь вид:



где 1 и 2 — индексы параметров соответственно начала и конца потока;




h_тр — напор, израсходованный на преодоление местных сопротивлений и сопро­тивлений по длине

Местные потери энергии и потери энергии по длине зависят от ве­личины кинетической энергии. Так:





где λ — коэффициент сопротивления трения по длине, или коэффициент Дарси;

l — длина потока, м;

d — диаметр трубопровода, м;

ξ_м— коэффициент местных потерь.
Удельная кинетическая и потенциальная энергии потока связаны между собой. В частности,

---

если кинетическая энергия жидкости уменьшается, что проявляется в уменьшении скорости движения, то потенциальная энергия увеличивается; это приводит к соответствую­щему увеличению давления.

Изменение удельной энергии жидкости можно изобразить графичес­ки, откладывая в масштабе для наблюдаемых сечений величины удель­ной энергии положения, энергии давления и кинетической энергии.

Линия, соединяющая точки, соответствующие значениям суммы всех видов энергии, называется линией полной удельной энергии, или напорной линией. Линия, соединяющая точки, соответствующие значению потенциальной энергии, называется линией удельной потен­циальной энергии, или пьезометрической линией.

Определение пьезометрической высоты h = p/(pg) производится с помощью пьезометра; она равна высоте поднятия столба жидкости в пьезометре. Для рассматриваемого трубопровода плоскость сравне­ния совпадает с осью горизонтальной части трубопровода, поэтому величина z во всех сечениях будет равна 0.

Определение средней скорости жидкости производится по формуле:




Расход определяется с помощью ротаметра.

Рассматривая рис. 2.30, можно заметить, как изменяется полная удельная энергия потока, а также скорость и давление в зависимости от изменения сечения трубопровода. В частности, при внезапном рас­ширении давление в потоке увеличивается, что объясняется уменьше­нием скорости движения.

Удельная энергия, израсходованная на преодоление сопротивле­ния в любом местном сопротивлении, может быть определена как раз­ность полной удельной энергии до и после сопротивления:




Удельная энергия, израсходованная на преодоление сопротивле­ния трения по длине, может быть определена по разности показаний пьезометров, так как кинетическая энергия на протяжении трубопро­вода считается постоянной.

---

Так, для сечений 1 и 2,


Таким образом, для определения X и по уравнениям (2.34) и (2.35) необходимо знать величины h_дл и h_м для соответствующих участков. Эти величины находим из уравнений (2.37) и (2.38), используя результа­ты измерений. Следует отметить, что при определении h_м по уравнению (2.35) кинетическая энергия рассчитывается по скорости, которой об­ладает поток за местным сопротивлением, т. е. при определении h_м на участке 2—3 в формулу (2.35) подставляется скорость на участке 3—4.

Цель работы:

1. 
   Определение опытным путем потерь напора на преодоление со­противления по длине трубопровода и на участках с местным сопро­тивлениями.
   
2. 
   Расчет коэффициентов местных потерь и коэффициентов Дарси.
   
3. 
   Построение напорной и пьезометрической линий.
   

Проведение работы


Вода из напорного бака поступает в трубопровод сопротивления, протекая через который, сливается в канализацию.
Схематическое изображение трубопровода сопротивления показа­но на рис. 2.31.




Рис. 2.31. Схема трубопровода сопротивления



Трубопровод сопротивления выполнен из труб диаметрами d₁ = 26 • 10^-3 м и d₂ = 16 • 10^-3 м и состоит из нескольких участков.

Измерение давлений производится пьезометрами в указанных на схе­ме позициях. Расход жидкости через трубопровод измеряют с помощью ротаметра и регулируют вентилем. Опытные данные заносят в табл. 2.4.







Результаты расчетов скоростей, потерь всех видов и коэффициен­тов — в табл. 2.5.







Построение напорной и пьезометрической линий производится на отдельном листе бумаги (обязательно с применением масштаба). По оси абсцисс в масштабе изображается вытянутая в одну линию схема трубопровода сопротивления. На трубопроводе должны быть показа­ны места, в которых определяется напор. Эти места соответствуют по­ложениям пьезометров на трубопроводе и помечаются прямыми вер­тикальными штрихпунктирными линиями, проведенными от оси трубопровода до пьезометрической линии.

---

По оси ординат, также в масштабе, откладывается значение пол­ной удельной энергии (напора). Масштаб для пьезометрической вы­соты и скоростного напора должен быть одинаковым.

Построение пьезометрической линии производится нанесением на координатную плоскость точек, соответствующих удельной энер­гии давления в рассматриваемых фрагментах трубопровода, и соеди­нением соседних точек прямыми линиями. Местоположение точки определяется, с одной стороны, фрагментом трубопровода, для ко­торого нужно изобразить напорную линию, с другой стороны — энергией давления потока. Если плоскость сравнения совпадает с осью трубопровода, то для нахождения точки нужно от оси трубоп­ровода отложить вертикально вверх показание пьезометра h = p/(pg). Для построения линии удельной полной энергии (напор­ной линии) необходимо отложить вертикально вверх от пьезометри­ческой линии в том же масштабе значение скоростного напора, со­ответствующего данному фрагменту. Полученные точки необходимо соединить прямыми линиями.

Правила и порядок выполнения виртуальной работы

Лабораторная установка для измерения параметров и последующе­го построения напорной и пьезометрической линий трубопровода со­противления изображена на рис. 2.32.




Рис. 2.32. Исходное состояние установки для проведения виртуальной лабораторной работы №6




Кнопкой «Пуск воды» запустите процесс заполнения напорного бака и труб водой. После наполнения бака до верхнего уровня пере­ливной воронки, приступайте к открыванию вентиля. Управлять вентилем можно как непосредственно левой кнопкой мыши, так и клавишами клавиатуры со стрелками «вверх» и «вниз». Управляя вентилем, необходимо добиться заданного преподавателем показа­ния ротаметра, отсчет производится по верхней кромке его поплав­ка. Наведением курсора на поплавок вызовите тарировочный гра­фик и определите по нему расход воды Q, см. рис. 2.33. На графике по оси X отложите показания ротаметра, а по оси Y найдите соот­ветствующий расход воды Q.




Рис. 2.33. Вызов тарировочного графика ротаметра

---

Передвигая с помощью мыши измерительную горизонтальную линию и совмещая ее с верхней кромкой уровня воды в каждом пьезометре, определите по соответствующей шкале показания всех 9-ти пьезометров, см. рис. 2.34. Для увеличения точности отсчета правой кнопкой мыши вызовите выпадающее меню и увеличьте об­щий масштаб «Zoom In». Добиваясь необходимой точности отсче­та, эту операцию можно повторить несколько раз, см. рис. 2.35. Вернуться в обычный режим можно будет через то же меню по ко­манде «Show Аll».




Рис. 2.34. Измерение уровней пьезометров





Рис. 2.35. Точное измерение уровня 8-го пьезометра


Показания пьезометров отражаются также в цифровом виде. Срав­ните их с полученными замерами. Сведите опытные данные в таблицу и приступайте к расчетам.

---

Смотрите также файлы

• Курсовая работа по дисциплине Электроснабжение на тему Проектирование внутреннего электроснабжения производственного рыбного цеха.docx

• Инструкция Пишем письмо от себя, своими словами! Прислушивайтесь к своему внутреннему ощущению.docx

• Отчет по производственной практике ст гр. 20 г. Проверил доцент кафедры.docx

• 11 сыныптара арналан азастан тарихы пні бойынша орытынды аттестация сратары.docx

• Задача 11 Даны следующие макроэкономические показатели, млрд долл. 1 Индивидуальные налоги.docx