Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

Необходимо выполнить два опыта, обеспечив в первом , а во втором .

Опыт №1.Открыть вентиль подачи воды, наполнить установку до отметки, указанной преподавателем, и измерить с помощью водомерной трубки и шкалы глубины погружения h₂ и h₃ точек 2 и 3, а также превышения y₂ и y₃ осей вращения стрелок манометров М₂ и М₃над точками их подключения. Затем измерить показания всех трёх манометров (M ₁; М₂ и М₃). Полученные данные записать в таблицу 1 (графы 4 и 6).

Опыт №2. Закрыть вентиль для сброса сжатого воздуха, а вентиль для подачи сжатого воздуха открыть и включить компрессор. Довести до величины, указанной преподавателем, после чего компрессор отключить. Далее, измерить одновременно показания манометров M ₁; М₂ и М₃. Результаты измерений записать в графу 5 табл. 1

Выполнить все вычисления, предусмотренные таблицей 1. Дать заключение по результатам работы.

Построить по данным опытов № 1, 2 в масштабе эпюры манометрического давления по глубине h.

Сделать вывод о проделанной работе.

Основные контрольные вопросы к лабораторной работе №1

1. Что такое гидростатическое давление и каковы его свойства?

2. Поясните, что такое абсолютное и избыточное гидростатическое давление и какова связь между ними?

3. Объясните, что понимают под терминами: «внешнее давление» и «весовое давление»?

4.Напишите и поясните основное уравнение гидростатики.

5. Сформулируйте закон Паскаля.

6. Назовите приборы для измерения избыточного гидростатического давления и поясните принципы их действия.

7. Поясните, что такое пьезометрическая высота?

8. В чём состояло принципиальное отличие в условиях проведения первого и второго опытов?

9. Для чего нужно знать превышение оси вращения стрелки пружинного манометра над точкой его подключения?

10. Эпюра гидростатического давления, как ее строят и с какой целью?

Таблица 1

№ п/п

Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин

Ед. изме-рения

Результаты измерений и вычислений

Примечания

Опыт № 1

Опыт № 2

Показания манометров

Па

h ₁ = ….. м

h ₂ = ……м

h ₃ = ……м

z _м2 = …..м

z _м3 = …..м

ρ = 1000 кг/м³

g = 9,81 м/с²

Па

Избыточное гидростатичес-кое давление в точках 1, 2, 3

Па

Приращение избыточного гидростатичес-кого давления

Па

Средняя величина приращения избыточного гидростатичес-кого давления

Па

Относительные расхождения приращений давления в точках 1, 2, 3 со средней величиной, %

‒

Результаты измерений и вычислений гидростатического давления по лабораторной работе № 1

Рекомендуемая литература к лабораторной работе №1

1. с. 32…45; 2. с. 24…26; 3. с. 15…24; 4. с. 23…34; 5. с. 27…38.

Лабораторная работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ СЛАГАЕМЫХ УРАВНЕНИЯ Д. БЕРНУЛЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Вводная часть

Для двух произвольно выбранных живых сечений I‒ I и II‒ II струйки реальной жидкости при установившемся движении (рис. 2) уравнение Д. Бернулли имеет вид

. (7) Слагаемые, входящие в уравнение (7), можно истолковать с геометрической и энергетической точек зрения.

С геометрической точки зрения, слагаемые уравнения (7) являются высотами (напорами):

z – геометрическая высота (напор), т. е. превышение центра тяжести рассматриваемого поперечного сечения струйки над плоскостью сравнения 0‒0, выбираемой произвольно;

– пьезометрическая высота, т.е. высота подъема жидкости в пьезометре, подключенном к центру тяжести рассматриваемого сечения струйки, отвечающая гидродинамическому давлению p в этой точке;

– скоростная высота (напор), отвечающая местной скорости U, т. е. скорости в центре тяжести сечения;

– гидростатический напор;

– полный напор в рассматриваемом сечении струйки;

– потеря полного напора, т. е. часть полного напора, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений на пути между сечениями I‒ I и II‒ II.

С энергетической точки зрения, слагаемые уравнения (7) представляют собой разновидности удельной энергии, а именно:

z ‒ удельная потенциальная энергия положения жидкости в рассматриваемом сечении струйки;

‒ удельная потенциальная энергия давления;

‒ удельная потенциальная энергия жидкости;

‒ удельная кинетическая энергия движения жидкости;

‒ полная удельная энергия;

‒ потеря полной удельной энергии струйки, т.е. части ее, затраченной на преодоление работы сил внутреннего трения, обусловленного вязкостью жидкости.

Удельной энергией называется энергия, приходящаяся на единицу веса жидкости.

Величины слагаемых уравнения (7) могут быть определены опытным путем следующим образом:

z – геометрическим нивелированием или измерением линейкой;

– с помощью пьезометрической трубки (пьезометра);

– по разности отметок уровней жидкости в скоростной и пьезометрической трубках, подключенных к рассматриваемой точке живого сечения струйки;

‒ по разности отметок уровней воды в скоростных трубках, подключенных к сечениям I‒ I и II‒ II струйки реальной жидкости.

Скоростная трубка (трубка Пито) (рис. 3) представляет собой трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний изогнут навстречу скорости U в рассматриваемой точке потока жидкости. Благодаря этому, у входа в изогнутый конец скоростной трубки кинетическая энергия частицы жидкости преобразуется в потенциальную энергию давления столба жидкости высотой .

Поскольку срез нижнего конца скоростной трубки перпендикулярен вектору скорости, а срез нижнего конца пьезометра параллелен, уровень жидкости в скоростной трубке всегда устанавливается выше, чем в пьезометре, на величину .

Прибор, объединяющий конструктивно пьезометрическую (П) и коростную (С) трубки, называется трубкой Пито-Прандтля и широко применяется для измерения скорости движения жидкости: .

Для двух сечений потока реальной жидкости уравнение Д. Бернулли имеет вид:

, (8)

где ‒ скоростной напор, отвечающий средней скорости потока жидкости в рассматриваемом живом сечении (здесь Q ‒ расход потока жидкости; S ‒ площадь живого сечения потока); ‒ потеря полного напора (полной удельной энергии) на преодоление работы сил внутреннего и внешнего трения на пути между живыми сечениями потока жидкости I‒ I и II‒ II; a ‒ коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии), учитывающий неравномерность распределения местных скоростей U по живому сечению потока, обусловленную вязкостью жидкости.

Величина a зависит от режима течения жидкости и вида движения. Так, при равномерном движении для ламинарного режима a = 2,0, а для турбулентного ‒ a =1,05…1,15.

Слагаемые уравнений (7) и (8) в различных живых сечениях можно изображать графически в виде диаграммы уравнения Д. Бернулли, дающей наглядное представление о перераспределении по пути движения жидкости потенциальной и кинетической энергии, а также о характере убывания полной энергии.

Описание установки

Установка (рис. 4) представляет собой трубопровод переменного сечения с напорным баком, вода в который подается по питающему трубопроводу открытием вентиля. Напорный бак снабжен переливным устройством для поддержания уровня воды на постоянной отметке, чтобы обеспечить в трубопроводе переменного сечения установившееся движение жидкости. К сечениям I‒ I и II‒ II трубопровода переменного сечения подключены пьезометры и скоростные трубки для измерения величин и . Величина расхода воды в трубопроводе переменного сечения регулируется вентилем. Для измерения расхода воды имеются мерный бак и секундомер.

Цель работы. 1. Определить опытным путем и методом вычислений слагаемые , , уравнения Д. Бернулли для сечений I‒ I, II‒ II, III‒ III, а также потери полного напора между сечениями I‒ I и III‒ III.

2. Вычислить средние скорости потока v и отвечающие им скоростные напоры для указанных живых сечений потока жидкости.

3. Построить в масштабе по опытным данным пьезометрическую линию и линию полного напора.

Рис. 4. Схема установки для экспериментальной иллюстрации слагаемых уравнения Д. Бернулли

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 624; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!