МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
БАЛАНСЫ ПОТОКА
Цель работы – освоение техники экспериментального определения гидродинамических характеристик потока, а также получение наглядного представления о том, как закон сохранения энергии определяет взаимосвязь параметров потока; усвоение роли скорости течения жидкости на изменение величины потерь напора.
Материальный баланс установившегося потока описывается уравнением расхода
; 
, (2.8)
где Q – объемный расход жидкости, м3/с; 
– средняя скорость потока в сечении, м/с; М – массовый расход жидкости, г/с; r – плотность жидкости, кг/м3; S – площадь сечения потока, м2.
Для трубопровода с переменным сечением материальный баланс потока описывается уравнением неразрывности
(2.9)
или
, если r = const. (2.10)
Энергетический баланс потока идеальной жидкости характеризуется уравнением Бернулли
. (2.11)
Для двух произвольных сечений
, (2.12)
где Н – гидродинамический напор, или полная удельная энергия, приходящаяся на единицу веса жидкости, М столба перекачиваемой жидкости; z – геометрический напор, м; z + p/(rg) – пьезометрический напор (удельная потенциальная энергия потока жидкости), м; 2/(2g) – скоростной напор (удельная кинетическая энергия потока жидкости), м.
Реальная жидкость вследствие вязкости испытывает сопротивление при движении, и удельная энергия не может сохраняться неизменной вдоль потока. В этом случае в уравнение Бернулли вводится поправка на потери напора (hпот) при переходе от некоторого сечения потока к сечению, расположенному ниже по течению:
|
|
|
. (2.13)
Потери напора (потери энергии), затрачиваемого на преодоление сопротивлений при движении жидкости слагаются из 2-х видов потерь
, (2.14)
где hв – потери на трение (линейные потери), м; hм.с. – местные потери из-за резкого изменения конфигурации потока, м.
Из уравнения Бернулли следует, что все составляющие полного напора равноправны в создании напора. При изменении сечения трубопровода происходит превращение энергии.
Величина напора определяет затраты энергии на перемещение жидкости, а по ним подбирается мощность насоса.
Описание установки
Работа состоит из 3-х частей. Все три части работы выполняют на одной установке – стенде «Бернулли» (рис.2.4), состоящем из трубопровода переменного сечения, имеющего по своей длине ряд пьезометров (1‑18), снабженного вентилем для регулирования расхода жидкости, напорным и одновременно приемным баком с вмонтированным в него мерным баком с распределительной воронкой, индукционным расходомером. Все пьезометры выведены на единый пьезометрический щит с произвольной плоскостью сравнения.
|
|
|
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!