Файл: Л.Л. Моисеев Определение потерь напора на местных сопротивлениях.pdf

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра стационарных и транспортных машин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА НА МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

Методические указания к лабораторной работе по курсу “Гидрогазодинамика” для студентов направления 550900 “Теплоэнергетика”

Составители Л.Л. МОИСЕЕВ В.П. РЫНДИН

С.Ю. ХАРЧЕНКО

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 196 от 11 апреля 2002г. Рекомендованы к печати методической комиссией по направлению 550900 Протокол № 6 от 28.06.02

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

1

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Освоение методики измерений потерь напора в местных сопротивлениях, определение коэффициентов местных сопротивлений.

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.Виды местных сопротивлений

Местными сопротивлениями называются участки трубопровода, где поток изменяет сечение, скорость, направление движения (фасонные части трубопровода, запорная арматура и т.д.).

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха:

где hм - потери напора в местном сопротивлении; ζ - коэффициент местного сопротивления; υ - средняя скорость за местным сопротивлением; g - ускорение свободного падения.

Коэффициенты местных сопротивлений при турбулентном течении определяются почти исключительно формой местных сопротивлений и очень мало меняются при изменении абсолютных размеров русла, скорости потока и вязкости жидкости, т.е. с изменением Rе.

Наиболее простые местные сопротивления: внезапное расширение, внезапное сужение, повороты резкие, повороты плавные, диффузор и т.п.

Коэффициенты местных сопротивлений находят, как правило, опытным путем. Таблицы значений этих коэффициентов содержатся в гидравлических справочниках.

3.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3.1.Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка для исследования местных сопротивлений (рис.1) состоит из последовательно соединенных местных сопротивлений:

1) внезапного расширения (переход с трубы меньшего диаметра на

2

трубу большего диаметра) с пьезометрами 1;

2)внезапного сужения с пьезометрами 2;

3)поворотов:

а) резкого на 90° с пьезометрами 3; б) плавного на 90° с пьезометрами 4; в) плавного на 70° с пьезометрами 5; г) резкого на 70° с пьезометрами 6.

Регулирование расхода воды осуществляется вентилем 7. Измерение расхода производится мерным баком 8 с пьезометром 9 и вентилем 10 для слива воды.

7

9

Рис. 1. Схема экспериментальной установки

3.2. Порядок выполнения работы

Откройте вентиль 7, подайте воду с небольшой скоростью в участок трубопровода. Перед началом проведения опытов убедитесь в том, что пузырьки воздуха вышли из пьезометров, и показания их находятся в пределах шкалы измерения.

После достижения установившегося движения закрывается вентиль 7 в мерном баке 8 и с помощью пьезометра 9 и секундомера определяется количество воды, вытекшей за определенное время (время замера 1-3 мин). Одновременно берут разность отсчетов по пьезометрам 1, 2, 3, 4, 5, 6. Измеряется температура воды. Число опытов должно быть не менее 5 при разных расходах. Данные замеров вводятся в табл. 1.

3

3.3. Обработка экспериментальных данных

По данным замерам (табл. 1) вычисляются требуемые величины:

где ω- площадь сечения трубы.

4. Потери напора в местных сопротивлениях.

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по уравнению Бернулли, составленному для двух сечений: перед местным сопротив-

лением и после него.

z1 + P1/ρg + α1υ12/2g = z2 + P2/ρg + α2υ22/2g + hw.

Для горизонтального трубопровода z1=z2. Тогда для любого сопротивления потеря напора:

где P1/ρg – P2/ρg - разность показаний пьезометров до и после сопротивления; α1; α2 - коэффициент кинетической энергии потока для турбулентного

режима

α1=α2 1,06÷1,1.

5. Опытные значения коэффициентов местного сопротивления определяются из формулы (2.1). Теоретические значения коэффициентов местного сопротивления для внезапного расширения и внезапного сужения определяются соответственно по формулам