Файл: Отчет по лабораторной работе 4 определение режима течения жидкости и местных потерь напора по дисциплине.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 88
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Направление подготовки (специальность) Нефтегазовое дело Кафедра Инженерная школа природных ресурсов
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ И МЕСТНЫХ ПОТЕРЬ НАПОРА
по дисциплине
Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика
| Исполнитель: | | ||||
| студент группы | 2Б14 | | Тихонова Алёна Леонидовна | | 21.04.2023 |
| | | | | | |
| Руководитель: | Марина Алёна Алексеевна | ||||
| инженер | | | | | |
| | | | | | |
ТОМСК 2023
Цель работы: экспериментальное определение режима течения жидкости и потерь напора с учётом коэффициентов местных сопротивлений.
КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Ламинарный режим течения жидкости – это режим, при котором поток жидкости движется отдельными струйками или слоями, и траектории отдельных частиц жидкости не пересекаются, линии тока совпадают с траекториями частиц.
Турбулентный режим течения жидкости – это режим, при котором струйки жидкости перемешиваются, и траектории отдельных частиц представляют собой сложные линии, пересекающиеся между собой.
Режим движения жидкости определяется безразмерным числом Рейнольдса, которое для напорной трубы круглого сечения имеет вид:
Критерий Рейнольдса выражает отношение сил инерции частиц жидкости к силам вязкости. Скорость, при которой происходит смена режимов течения, называется критической скоростью. Число Рейнольдса, соответствующее критической скорости, называется критическим и обозначается:
Ламинарный режим течения имеет место при:
Турбулентный режим течения – при:
Местные потери напора – это потери, обусловленные местными гидравлическими сопротивлениями, то есть такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения поперечных размеров или конфигурации происходит деформация потока.
Основные виды местных потерь напора можно условно подразделить на ряд групп, соответствующих определенным видам местных сопротивлений:
-
Потери, связанные с изменением поперечного сечения потока (внезапное или плавное расширение и сужение); -
Потери, вызванные изменением направления потока (колена, угольники, отводы); -
Потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (краны, вентили, задвижки, заслонки, приемные и обратные клапаны, сетки, фильтры); -
Потери, связанные с разделением и слиянием потоков (тройники, крестовины).
Местные потери напора определяются по формуле Вейсбаха:
Коэффициент местного сопротивления зависит в основном от формы местного сопротивления и его геометрических размеров. Его физический смысл состоит в том, что он показывает долю скоростного напора, затрачиваемого на преодоление данного сопротивления.
При малых значениях числа Рейнольдса эффект сопротивления вызван силами вязкости и пропорционален первой степени скорости. Коэффициент сопротивления в этом случае изменяется обратно пропорционально числу Рейнольдса:
При достаточно больших числах Рейнольдса формируются отрывные течения, которые и являются основной причиной местных сопротивлений. В этом случае коэффициент местного сопротивления является постоянной величиной.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ОПЫТ 1. Насосы 2,3 подключены последовательно.
После запуска установки и установления равновесия в системе, были сняты показания расходомера, произведены расчеты, результаты которых представлены в виде таблицы:
| Характеристики потока | Положение задвижек | |||
| Задвижка открыта полностью | Задвижка открыта на ¾ | Задвижка открыта на ½ | ||
| Плотность жидкости, (кг/м3) | 1000 | |||
| Коэффициент кинематической вязкости жидкости, (сСт) | 0,893 | |||
| Линейный диаметр живого сечения потока, (м) | 0,028 | |||
| Время, (ч) | 0,0167 | |||
| Объём жидкости, (10-3 м3) | 40 | 39,5 | 38 | |
| Расход жидкости, (м3/ч) | 2,4 | 2,37 | 2,28 | |
| Скорость потока, (м/с) | 1,08 | 1,07 | 1,03 | |
| Число Рейнольдса | 33863 | 33550 | 32296 | |
| Режим течения | Турбулентный | Турбулентный | Турбулентный | |
| Вид местного сопротивления | Кран | 8 | ||
 , (м) | 0,095 | 0,093 | 0,087 | |
| Угольник | 51 | |||
| , (м) | 2,30 | 2,34 | 2,44 | |
| Плавное расширение | 0 | |||
| , (м) | - | - | - | |
ОПЫТ 2. Насосы 2,3 подключены параллельно.
После запуска установки и установления равновесия в системе, были сняты показания расходомера, произведены расчеты, результаты которых представлены в виде таблицы:
| Характеристики потока | Положение задвижек | |||
| Задвижка открыта полностью | Задвижка открыта на ¾ | Задвижка открыта на ½ | ||
| Плотность жидкости, (кг/м3) | 1000 | |||
| Коэффициент кинематической вязкости жидкости, (сСт) | 0,893 | |||
| Линейный диаметр живого сечения потока, (м) | 0,028 | |||
| Время, (ч) | 0,0167 | |||
| Объём жидкости, (10-3 м3) | 28 | 27,8 | 27 | |
| Расход жидкости, (м3/ч) | 1,68 | 1,66 | 1,62 | |
| Скорость потока, (м/с) | 0,76 | 0,75 | 0,73 | |
| Число Рейнольдса | 23829 | 23516 | 22889 | |
| Режим течения | Турбулентный | Турбулентный | Турбулентный | |
| Вид местного сопротивления | Кран | 8 | ||
 , (м) | 0,047 | 0,046 | 0,043 | |
| Угольник | 51 | |||
| , (м) | 0,75 | 0,73 | 0,69 | |
| Плавное расширение | 0 | |||
| , (м) | - | - | - | |
ОПЫТ 3. Подключен только насос 1.
После запуска установки и установления равновесия в системе, были сняты показания расходомера, произведены расчеты, результаты которых представлены в виде таблицы:
| Характеристики потока | Положение задвижек | |||
| Задвижка открыта полностью | Задвижка открыта на ¾ | Задвижка открыта на ½ | ||
| Плотность жидкости, (кг/м3) | 1000 | |||
| Коэффициент кинематической вязкости жидкости, (сСт) | 0,893 | |||
| Линейный диаметр живого сечения потока, (м) | 0,028 | |||
| Время, (ч) | 0,0167 | |||
| Объём жидкости, (10-3 м3) | 44 | 43 | 42,5 | |
| Расход жидкости, (м3/ч) | 2,64 | 2,58 | 2,55 | |
| Скорость потока, (м/с) | 1,19 | 1,16 | 1,15 | |
| Число Рейнольдса | 37312 | 36371 | 36058 | |
| Режим течения | Турбулентный | Турбулентный | Турбулентный | |
| Вид местного сопротивления | Кран | 8 | ||
| , (м) | 0,12 | 0,11 | 0,11 | |
| Угольник | 51 | |||
| , (м) | 1,84 | 1,75 | 1,72 | |
| Плавное расширение | 0 | |||
| , (м) | - | - | - | |
Вывод.
В ходе лабораторной работы исследованы режимы работы насосов при различных соединениях.
Последовательное подключение насосов используется для повышение общего напора, о чем свидетельствует значение давления на выходе. Значение давления на выходе самое большое => расход насосов должны быть одинаковыми.