 |
|
Изучение закона сохранения энергии на примере уравнения Бернулли для сложного трубопровода
Цель работы: изучение закономерностей течения жидкости (уравнения Бернулли) в сложном трубопроводе при последовательном соединении участков разного диаметра. Экспериментальное построение напорной характеристики, построение напорной и пьезометрической линий сложного трубопровода. Изучение влияния геометрической высоты трубопровода на величины полного и гидростатического напора и расход через трубопровод.
Сложный трубопровод состоит из трех последовательно соединенных прозрачных труб из органического стекла с внутренними диаметрами 
, 
, 
. Расстояния между точками отбора и схему подключения пьезометров см. рис.1.
Для исследования влияния изменений геометрического напора конструкцией стенда предусмотрена возможность изменения угла наклона оси трубопровода к горизонту.
Переходы между участками трубопровода выполнены в виде конусов (конфузора и диффузора).
1. Полностью закрыть задвижки З1, З2, З4, З5, З6, З7, З8 и краны КР4, КР5, КР8, КР12. Краны КР6, КР7, КР9, КР14 полностью открыть.
2. Повернуть переключатель насоса Н3 в крайнее правое положение и включить питание переключением соответствующего тумблера на блоке управления.
3. Дождаться наполнения напорной секции накопительного бака, вплоть до возникновения перелива.
4. Откручивая рукоятку задвижки З6 установить уровень жидкости в пьезометре №12 (Hп12) в соответствие с табл. 2.8.1.
5. Закрыть кран КР9. Измерить время Dt заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1. Записать значения в таблицу 2.8.1. Открыть кран КР9.
6. Записать в таблицу 2.8.1. показания пьезометров №13, 14, 15, 16, 17 ( 
, 
, 
, 
, 
).
7. Повторить действия, описанные в пунктах 4, 5 и 6 для всего интервала 
из табл. 2.8.1. Результаты замеров записать в табл. 2.8.1.
8. Изменяя угол наклона трубопровода Т3 при неизменной величине перекрытия задвижки З6 (рекомендуется перекрытие около 5 оборотов рукоятки задвижки) повторить измерения по пункту 8. Схема соответствия положений фиксатора углам наклона приведена на рис. 12. Результаты записать в таблицу 2.8.2.
9. Полностью закрыть задвижку З6.
10. Выключить питание насоса.
11. Рассчитать величину подачи QН = V/Dt насоса и записать значения в таблицу 2.8.1.
12. Рассчитать потери статического напора по длине участков трубопровода 
; 
; 
.
13. Рассчитать местные потери пьезометрического напора:
а) В плавном сужении русла (конфузоре) 
;
б) В плавном расширении (диффузоре) 
14. Рассчитать средние скорости жидкости и критерии Рейнольдса для каждого участка.
,
.
, 
, 
,
15. Рассчитать скоростные напоры на каждом участке трубопровода:
, 
, 
.
16. Рассчитать потребные пьезометрические напоры для каждого участка:
;
;
;
Потребный пьезометрический напор сложного трубопровода: 
17. Рассчитать потребные полные напоры участков и трубопровода в целом.
,
,
.
Принять 
при турбулентном течении и 
при ламинарном.
Полный напор сложного трубопровода с последовательным соединением:
.
18. Построить характеристики для участков трубопровода 
, 
, 
и общую характеристику сложного трубопровода с последовательным соединением участков в координатах подача – потребный напор 
.
19. При одном фиксированном значении расхода через трубопровод (рекомендуется при максимальном) построить линии пьезометрического напора, дополнив его линиями скоростных напоров получить линию полного напора.
Линию пьезометрических напоров следует строить по показаниям пьезометров. Для этого выбирается одна из строк таблицы 2.8.1, соответствующая какому-либо значению расхода через трубопровод Т3 (желательно выбирать значение примерно из середины интервалов).
Линия полного напора получается при увеличении линии пьезометрического напора на величину скоростного напора.
Полный напор в сечениях
, 
;
, 
;
, 
.
Схематичный пример построения пьезометрической и напорной линий показан на рис.11.
20. Рассчитать и построить графики зависимости потерь полного напора в местных сопротивлениях от числа Рейнольдса;
а) для плавного сужения 
, ( 
);
б) для плавного расширения
,
( 
).
21. Рассчитать величины коэффициентов сопротивлений плавного сужения – 
, и внезапного расширения – 
.
,
.
22. Построить графики зависимостей 
и 
.
23. Сделать выводы.
|
Таблица 2.8.1
| № | V, л. | Dt, сек. | Q, л/с. | Hп12, мм. | Hп13, мм. | Hп14, мм. | Hп15, мм. | Hп16, мм. | Hп17, мм. |  ,
м/с.
|  ,
м/с.
|  ,
м/с.
| 
| 
| 
|
Таблица 2.8.1 (продолжение)
| № |  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
| ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
|  ,
мм.
| 
| 
|
Таблица 2.8.2
| № | Наклон к горизонту Т3 | V, л. | Dt, сек. | Q, л/с. | Hп12, мм. | Hп13, мм. | Hп14, мм. | Hп15, мм. | Hп16, мм. | Hп17, мм. |
