Файл: Н.М. Скорняков Гидромеханика. Методические указания к выполнению лабораторных работ №1, 2, 3, 4, 5.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.05.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
17
и имеет четыре участка с различными внутренними диаметрами (d1, d2 , d3 и d4 ), соединенными различными переходами.
Б. Порядок проведения опытов
Эксперименты проводят при турбулентном режиме движения жидкости.
Для проведения опытов напорный бак заполняется водой до уровня Но при закрытом вентиле 5. Для этого в ячейку D22 ввести величину Но, заданную преподавателем. Затем, открывая вентиль 5, провести опыты. Для этого ввести в ячейку W37 значение параметра регулирования вентиля (величины открытия) Uв в пределах от 0 до 1 по заданию преподавателя. Проводится два опыта.
Для каждого опыта определить величину приращения уровня воды в мерном баке ∆ h, взяв его значение из ячейки U48, и снять последовательно показания пьезометров и трубок Пито по выделенным сечениям. Все результаты занести в таблицу.
В. Обработка экспериментальных данных
1. Определить секундный расход воды
Q = |
∆ h SБ |
, |
|
||
|
τ |
|
где SБ - площадь мерного бака (SБ = 5200 см2);
18
∆h - приращение уровня в мерном баке, см;
τ- время опыта, с (τ =30 с).
2. Определить среднюю скорость течения воды в каждом сечении трубопровода, см/с:
Vi = Q ,
Si
где Si = 0,25 π di2 - площадь живого сечения трубопровода, см2. Здесь di - внутренний диаметр сечения трубы, см.
3. Определить скоростной напор в каждом сечении, см.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hci = H дi − Hп i , |
где H д i = |
|
pi |
+ |
α |
|
Vi2 |
- показания трубки Пито в i сечении (действи- |
||
|
ρ g |
|
2g |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
тельный напор); |
|
|
|
|
|
||||
H |
п i = |
|
pi |
|
- показания пьезометрической трубки в i сечении |
||||
|
ρ g |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
(пьезометрический напор).
4. Определить среднюю скорость воды в сечениях по скоростному напору, см/с:
V = |
2gHci , |
|
α |
где α - коэффициент Кориолиса. Для турбулентного режима принять
α= 1,1.
5.Определить потери напора по участкам трубы, см:
ho− i = Ho − Hдi ,
где Ho - полный напор, см.
Результаты расчетов внести в таблицу. По результатам замеров построить графики напоров для всех опытов, иллюстрирующие геометрический смысл уравнения Бернулли.
19
Графики в отчете разместить после таблицы замеров на целой странице.
Опыт |
№ |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
||
Параметр регулирования вен- |
Uв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тиля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение уровня воды за |
∆ h, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Секундный расход |
Q, см3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полный напор |
Но, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечения трубы |
№ |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
Показания пьезометра |
Нпi, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания трубки Пито |
Ндi, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скоростной напор |
Нсi, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость потока по расходу |
Vрi, cм/c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость потока по напору |
Vнi, cм/c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потери напора по сечениям |
h o – i, см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Список рекомендуемой литературы
1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учеб. для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов, О.В. Байбаков, Ю.Л. Кирилловский. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение,
1982. – 423 с.
2.Гидравлика и гидропривод / Б.Г. Гейер, В.С. Дулин, А.Н. Заря. –
М.: Недра, 1991. – 336 с.
3.Ковалевский В.Ф. Справочник по гидроприводам горных машин / В.Ф. Ковалевский, Н.Т. Железняков, Ю.Е. Бейлин. - 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: Недра, 1973. – 504 с.
4.Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.
5.Примеры расчетов по гидравлике: Учеб. Пособие для вузов /
А.Д. Альтшуль. – М.: Стройиздат, 1976. – 255 с.
20
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кузбасский государственный технический университет
Кафедра горных машин и комплексов
ГИДРОМЕХАНИКА
Методические указания к выполнению лабораторной работы №3
«Исследование характеристик трубопровода»
для студентов всех форм обучения в филиалах КузГТУ
Составители Н.М. Скорняков В.В. Кузнецов
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 6 от 11.04.01
Рекомендовано к печати учебно-методической комиссией специальности 170100 Протокол № 6 от 20.04.01
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
КЕМЕРОВО 2001
2
1. Общие положения
В курсе «Гидромеханика» («Гидравлика») студенты выполняют лабораторные работы, которые имеют цель ознакомить студента с основными законами гидромеханики и научить выполнять несложные экспериментальные исследования и расчеты гидравлических систем.
Целью работы являются определение коэффициента сопротивления трубопровода (коэффициента Дарси), определение эквивалентной и расчетной длины трубопровода, построение характеристик гидравлической сети, состоящей из параллельных и последовательных ветвей.
2. Требования к выполнению лабораторной работы
Лабораторные работы должны быть результатом самостоятельной и творческой работы студента. Все режимы работы экспериментальных установок, а также требуемые замеры выполняются студентом.
Техническое оформление лабораторных работ должно соответствовать ЕСКД.
Отчет по лабораторной работе должен быть написан на одной стороне листов формата А4 и отличаться краткостью и ясностью изложения, без сокращения фраз и ненужных пояснений. В начале отчета должен быть титульный лист установленного образца. По согласованию с преподавателем допускается оформление отчетов в ученических тетрадях.
После защиты лабораторных работ отчет хранится на кафедре.
3.Содержание отчета по лабораторной работе
Вотчет по лабораторной работе включается:
1) цель работы;
2)схема и краткое описание конструкции лабораторной установки;
3)порядок выполнения экспериментов;
4)расчетные формулы по обработке результатов замеров;
5)таблицы замеров и результатов расчетов, также необходимые графики и диаграммы.
4.Методические указания по выполнению лабораторной работы
4.1. Теоретические положения
Одной из основных задач гидравлики является расчет потерь напора в трубопроводе. Зависимость потери напора h от расхода жидкости Q называется гидравлической характеристикой трубопровода. В общем
3
случае потери складываются из потерь напора по длине трубопровода hl
и потерь в местных сопротивлениях hм: |
|
h = Σ h! + Σ hм . |
(1) |
Потери по длине трубопровода определяются по формуле ДарсиВейсбаха:
h! = λ |
! |
|
V2 |
, |
(2) |
|
d |
2g |
|||||
|
|
|
||||
где λ - коэффициент сопротивления трубопровода (коэффициент Дарси), зависящий от режимов движения жидкости и относительной шероховатости его внутренней поверхности;
! и d - длина и внутренний диаметр трубопровода; V - средняя скорость;
g - ускорение свободного падения. Потери в местных сопротивлениях
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
hм |
= |
ξ |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2g |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где ξ - суммарный коэффициент местных сопротивлений. |
|
|||||||||||||||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
h = |
|
(λ |
|
! |
|
+ |
ξ ) |
V |
. |
(4) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
2g |
||||||||||
|
|
|
|
|
4Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Учитывая, что V = |
|
, получим характеристику трубопровода в |
|||||||||||||||||
|
π d2 |
|
||||||||||||||||||
аналитическом виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
h = |
|
|
|
|
(λ |
! |
+ ξ )Q2 . |
(5) |
|||||||
|
|
|
|
|
π 2gd4 |
|
d |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Коэффициент при Q2 называется сопротивлением трубопровода |
|||||||||||||||||||
A = |
8 |
(λ |
! |
+ ξ ) , тогда гидравлическую характеристику можно за- |
||||||||||||||||
π 2gd4 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
писать в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AQ2 . |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h = |
|
(6) |
|||||||||
Характеристика трубопровода в виде графика показана на рис. 1.