Лабораторные работы - Гидравлика и гидропривод (укр.)

Подождите немного. Документ загружается.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З КУРСУ

“ГІДРАВЛІКА І ГІДРОПРИВОД”

Київ КПІ 2007

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З КУРСУ

“ГІДРАВЛІКА І ГІДРОПРИВОД”

Для студентів спеціальностей 17.01 “Гірничі машини й устаткування”,

21.05.04 “Електромеханічне обладнання та автоматизація машин і

установок гірничого виробництва”, 09.05 “Відкриті гірничі роботи”

Затверджено

на засіданні кафедри

гірничої електромеханіки

Протокол № 8 від 11.03.92

Київ КПІ 2007

Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу “Гідравліка і

гідропривод” для студентів спеціальностей 17.01 “Гірничі машини й

устаткування”, 21.05.04 “Електромеханічне обладнання та автоматизація

машин і установок гірничого виробництва”, 09.05 “Відкриті гірничі

роботи” (Укл. А. М. Башлак, Ю. О. Бурмістров.-К.: КПІ,1993.- 28 с.)

Укладачі: А. М. Башлак,

Ю. О. Бурмістров, кандидати технічних наук

Відповідальний редактор В.Г. Городецький

Рецензенти : А.Ф. Кічігін, К.К. Ткачук

Методичні вказівки до лабораторних робіт (частина 1) з курсу

“Гідравліка і гідропривод” складені згідно з навчальними програмами.

Вказівки охоплюють основні розділи курсу. Роботи. Які виконують

студенти різних спеціальностей, визначаються навчальними програмами.

Мета цих вказівок – прщепити студентам практичні навички з курсів

“Гідравліка” та “Гідравліка і гідропривод”, навчити користуватися різними

приладами під час проведення експериментів, а також розуміти фізичну суть

процесів, що відбуваються у гідравлічних системах і устаткуванні.

Кожна лабораторна робота складається з теоретичних відомостей,

завдання, містить послідовність виконання роботи, а також запитання для

самоперевірки.

Лабораторна робота №2

Визначення параметрів потоку рідини

Мета роботи – експерементально визначити витрату рідини, середню

швидкість до перерізу і коефіцієнт Коріоліса.

2.1. Теоретичні відомості

Витратою називається кількість рідини, що протікає через живу

течію потоку за одиницю часу. Цю кількість можна вимірювати в одиницях

об’єму або в одиницях маси, у зв’язку з чим розрізняють об’ємну Q і масову

витрати.

Для експерементального потоку, що має нескінченно малу площу dS

перерізу, можна вважати дійсну швидкість V однаковою в усіх точках

перерізу. Для цього потоку об’ємні, м

/c, й масові, кг/c, витрати такі:

;dSvdQ 

(2.1)

;dSdQ





(2.2)

де ρ – густина рідини.

Для потоку скінченних розмірів у загальному випадку швидкість має

різні значення у різних точках перерізу, тому витрати через перерізи





dSQ ;



(2.3)





dSQ ;



(2.4)

Розбиваючи переріз на n частин із швидкістю в кожній з них V

i, витрати

рідини визначають так:







;



(2.5)







iim

;



(2.6)

Середньою швидкістю течії рідини називається відношення витрат до

площі перерізу:

;

ср





(2.7)

Фізичичний зміст коефіцієнта Коріоліса – відношення реальної

кінетичної енергії потоку рідини до кінетичної енергії, що виражена через

середню швидкість:

;











(2.8)

2.2 Послідовність виконання роботи

2.2.1. Накреслити в масштабі переріз, через яких протікає рідина

(повітря).

2.2.2. Виміряти у 20-25 характерних точках швидкість рідини (повітря),

що протікає.

2.2.3. Розробити переріз на 5-6 зон із наближено сталою швидкістю і

нанести їх на рисунок з значенням швидкості.

2.2.4. Розрахувати значення витрат, середньої швидкості і коефіцієта

Коріоліса.

2.2.5 Зробити висновки з роботи.

Запитання для самоконтролю

1. Поняття лінії течії, елементарного потоеу.

2. Визначення витрат рідини.

3. Поняття коефіцієнта Коріоліса, його фізичний зміст.

4. Визначення витрат і середньої швидкості течії рідини.

Лабораторна робота №3

Режим руху рідини і поле швидкостей

Мета роботи - візуальне спостереження і розрахунок режимів руху

рідини, визначення числа Рейнольдса і побудова графіка розподілу

швидкостей.

3.1.Теоретичні відомості

Існує два режими руху рідини: ламінарний, при якому окремі

елементарні потоки, переміщуючись, не зміщуються між собою, і

турбулентний, коли елементарні потоки інтенсивно й безладно

переміщуються.

Дослідами встановлено, що ламінарний потік переходить у

турбулентний залежно від критичної безрозмірної величини, яка названа

числом Рейнольдса:

;

















(3.1)

де υ – швидкість потоку; d – діаметр трубопроводу; ν – кінематична в’язкість;

D – гідравлічний діаметр (для некруглих трубопроводів).

Число Рейнольдса можна подати у вигляді

;



















(3.2)

де ρ – густина рідини; μ – динамічна в’язкість.

З останнього значення числа Рейнольдса, Rе що відповідає переходу

ламінарного режиму в турбулентний і навпаки, називається критичним.

Експериментальними дослідами встановлено, що для труб круглого перерізу

значення Rе

кр

становить ВІД 1000 до 2320. При розрахунках треба

користуватися загальноприйнятим Rе

кр

= 2320.

Зміна режиму руху, коли досягнуто Rе

кр

зумовлена тим, що один

режим втрачав стійкість, а інший - набуває. Якщо Rе < Rе

кр

ламінарний рух є

стійким. Штучна турбулізація потоку загашається впливом в’язкості, і

ламінарний рух відновлюється. Якщо Rе > Rе

кр

турбулентний рух стійкий.

3.2. Опис установки

Установка для демонстрації режимів руху рідини (рис.4) увімкнена до

загальної схеми гідравлічного стенда. Установка (рис. 5) складається 8

відкритого резервуара 1, заповненого рідиною через трубопровід 2 і кран 3,

скляної труби 4 постійного діаметра з краном 5 для регулювання кількості

рідини, що надходить із резервуара в трубу. Над резервуаром 1 установлено

бачок 8 із барвною рідиною, що з’єднаний з віссю труби 4 трубкою 6. Подача

барвної рідини в трубу 4 регулюється краном 7. Кількість рідини, що

проходить через трубу 4, вимірюється за допомогою мірного обладнання 9.

Постійний рівень води в резервуарі підтримується за рахунок переливної

труби 10.

Дослід починають з малих швидкостей течій рідини через трубу 4. Для

цього краном 5 встановлюють малі витрати рідини. Коли потік її

встановиться, в трубу 4 пускають барвну рідину із бачка 8. При цьому в трубі

4 спостерігатиметься пофарбований струмок, що рухається паралельно

стінкам труби, не змішуючись з основною масою рідини, яка протікає. Якщо

ввести в потік кілька струмків на різній відстані від осі труби, то вони

рухатимуться паралельно з різними швидкостями, не змішуючись один з

одним. Режим руху, який відповідав цьому виду, називається ламінарним.

По мірі збільшення середньої швидкості потоку струмки починають

викривлятися і зникати, а вся маса рідини стає пофарбованою: настане

турбулентний режим течії.

Перехід одного режиму в інший відбувається, коли досягнуто

визначеного значення середньої швидкості.

Дослід можна провести і в зворотному напрямі.

Користуючись швидкісною трубкою, визначають форму розподілу

швидкостей по перерізу труби при ламінарному і турбулентному потоках.

Для цього під час досліду треба зміщувати

трубку по діаметру труби.

Re>2320

Re<2320

Vmax

Рис.4

б в

3.3. Послідовність виконання роботи

3.3.1.Наповнити резервуар 1 рідиною, для чого ввімкнути насос і

регулювати її рівень краном 3.

3.3.2. Трохи відкрити кран 5 і встановити невелику швидкість

витікання з труби 4. Відкрити кран 7 і пустити пофарбовану рідину,

досягаючи краном 5 її стійкого прямолінійного положення.

3.3.3.Закрити кран і мірним обладнанням визначити об’єм рідини, що

протікав через трубу 4 за час спостереження t

. Знаючи переріз P труби 4,

визначити середню швидкіcть витікання рідини:

;

F t





3.3.4.Змінити середню швидкість витікання рідини з допомогою крана 5

і, пустивши пофарбовану рідину, досягнути її турбулентного руху.

Визначити при цьому середню швидкість витікання:

;

F t





3.3.5.Визначити число Рейнольдса для випадків, коли швидкість

у трубі дорівнює υ

, а коли – υ

;









;









Здобуті результати занести в табл. 3.1.

Таблиця 3.1