Лабораторные работы - Гидравлика и гидропривод (укр.)
Подождите немного. Документ загружается.
Номер
спостереження
V
1,
см
3
t
1,
с
υ
1,
см/с
Re V
2,
см
3
t
2,
с
υ
2,
см/с
Re
Порівняти здобуті значення чисел Рейнольдса з критичним Rе
кр
, яке
дорівнює 2320.
3.3.6.За допомогою трубки, що вставлена в пробку 10 (див.
рис. 5), виміряти швидкість потоку по перерізу труби 4 при ламінарному і
турбулентному режимах і побудувати графіки розподілу швидкостей.
Наближена форма графіків показана на рис. 5, б, в.
Запитання для самоконтролю
1. Два режими течії рідини.
2.Особливості ламінарного режиму руху рідини.
3. Епюр швидкостей ламінарного режиму.
4. Особливості турбулентного режиму течії рідини.
5. Структура турбулентного потоку.
Лабораторна робота № 4
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
РІВНЯННЯ БЕРНУЛЛІ ДЛЯ КРШИННОЇ
РІДИНИ
Мета роботи - шляхом досліджень перевірити правильність рівняння
Бернуллі. Простежити за зміною і перерозподілом енергії під час зміни
швидкості потоку.
4.1. Теоретичні відомості
Рівняння Бернуллі є основним рівнянням гідродинаміки. Воно становить
закон збереження енергії, записаний для рухомої рідини. Звичайно в
гідродинаміці користуються питомими видами енергії для одиниці маси,
одиниці об’єму та одиниці сили ваги. Рівняння Бернуллі для одиниці об’єму
елементарного потоку без урахування втрат має вигляд
2
2
g Z P const
; (4.1)
де Z - вертикальна координата розглядуваного перерізу; P - п'єзометричний
тиск; υ - швидкість течії рідини.
Складові
g Z P
пропорційні потенціальній енергії, а
2
2
-
кінетичній енергії. Тиск Р пропорційний потенціальній енергії тиску.
Такий вид енергії характерний тільки для руху суцільного середовища.
Для реального потоку рідини рівняння Бернуллі має вигляд
2 2
1 2
1 1 1 2 2 2 1 2
;
2 2
ПОТ
g Z P g Z P P
(4.2)
де α
1
, α
2
- коефіцієнти Коріоліса відповідно в першому і другому
перерізах;
1 2ПОТ
P
- втрати енергії одиниці об’єму між першим і другим
перерізами.
4.2. Опис установки
Для демонстрації рівняння Бернуллі використовується установка, що
зображена на рис.4. Основним її елементом в труба змінного перерізу
(рис.6), яка з’єднана з циліндричною трубою В і виходить з бака Б(див. рис.
4). Коли рідина переходить через трубу змінного перерізу, відбувається
перетворення потенціальної енергії в кінетичну (під час звуження потоку), і
навпаки - перетворення частини кінетичної енергії в потенціальну (під час
розширення потоку).
Рис.6
Включені в установку п’єзометричні трубки П показують значення
потенціальної енергії тиску, а швидкісні трубки О - повну енергію потоку
(за винятком втрат на тертя). Різниця між показниками швидкісної і
п’єзометричної трубок дає значення кінетичної енергії
2
2 g
.
4.3. Послідовність виконання роботи
4.3.1.Установити за допомогою вхідного крана невеликі витрати рідини і
записати покази приладів П і О.
P3/Y
P2/Y
P1/Y
Q
Q
С3П3
С2
П2
П1
С1
V
1
2
/2qV
1
2
/2q
V
2
2
/2q
V
3
2
/2q
4.3.2.Змінити витрати рідини і всі спостереження повторити.
4.3.3.Провести спостереження для трьох різних значень витрат рідини.
Примітка. В усіх трьох випадках запис показників приладів проводити
при усталеному русі потоку.
Результати вимірів записати в табл. 4.1.
№
п/п
П
1,
см
С
1,
см
С
1
-П
1
,
см
П
2,
см
С
2,
см
С
2
-П
2
,
см
П
3,
см
С
3,
см
С
3
-П
3
,
см
С
1
-С
3
,
см
Примітка
Таблиця 4.1
Перевірити дані експериментів за рівняння Бернуллі.
За даними табл. 4.1 побудувати графіки зміни потенціальної і
кінетичної енергії та лінію втрат тиску /напору/ на досліджуваній ділянці
трубопроводу.
Показати на графіку п'єзометричну лінію, лінію гідравлічних втрат
і лінію повного напору. Показати також штрихуванням ділянку зміни
потенціальної енергії і ділянку зміни кінетичної енергії.
Запитання для самоконтролю
1. Складові частини рівняння руху рідини.
2. фізичний зміст рівняння Бернуллі для елементарного потоку.
3. Різниця між рівняннями Бернуллі для газів і краплинних рідин.
4. Особливості рівняння Бернуллі для в’язкої рідини.
5. Поняття коефіцієнта Коріоліса, його фізичний зміст.
Лабораторна робота №5
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РІВНЯННЯ
БЕРНУЛЛІ ДЛЯ ГАЗІВ ІЗ ЗМІННОЮ ГУСТИНОЮ
Мета роботи - експериментально визначити окладові повного напору в
різник перерізах потоку, перевірити рівняння Бернуллі для газів.
5.1 .Теоретичні відомості
Рівняння Бернуллі виражає закон збереження енергії для рідини, яка
рухається. Записане для питомої енергії одиниці маси елементарного потоку
рівняння Бернуллі має вигляд
2
,
2
udP
g Z const
(5.1)
де g - прискорення вільного падіння; Z - вертикальна координата;
Р - п'єзометричний тиск; u - швидкість рухомого середовища; ρ -
густина рухомого середовища.
Під чаc розрахунку газо- і повітропроводів звичайно застосовують
ізотермічний процес зміни стану газу. Коли Т=сопst, справедлива рівність
,
P
c
, де
c R T
; R - газова стала; T – абсолютна температура.
Знаходимо
ln ln
dP dP P
c R T P const P const
P
(5.2)
Постійне відношення
P
беруть для визначення початкових умов,
за яких тиск Р = P
0
і густина при цьому тиску і температурі Т
0
дорівнює ρ. Тоді
P
=
0
0
P
і (5.1) набере вигляду
2
0 0
0 0
ln
2
n
P P
u
e g Z const
P
(5.3)
Для повітря беруть Р
0
= 0,1013 Па, ρ
0
= 1,2 кг/м
3
і відповідно
Р
0
/ρ = 84438 м
2
/с
2
.
З урахуванням втрат напору між перерізами 1 і 2 та нерівномірності
швидкості по перерізу, що визначається коефіцієнтом Коріоліса α,
рівняння Бернуллі набере вигляду
2 2
0 0
1 1 1 2 2
1 2 1 2
0 0 0
ln
2 2
ПОТ
P P
P
g Z g Z e
P
(5.4)
де υ
1
, υ
2
- середня швидкість повітря відповідно в перерізах 1 і 2;
α
1
, α
2
- коефіцієнт Коріоліса в першому і другому перерізах.
5.2. Послідовність виконання роботи
5.2.1.Ознайомитись з обладнанням і вимірювальними приладами
/рис.7/.
5.2.2.Провести серію дослідів з визначення статичної і
динамічної складових напору для першого й другого перерізів при п’яти
різних швидкостях біля вхідних перерізів. Результати вимірів занести в
табл. 5.І (швидкість υ розрахувати за рівнянням неперервного потоку).
Рис.7
Таблиця 5.1
№
п/п
Величина
υ
1
υ
2
Р
1
Р
2
5.2.3.Обчислити складові повного напору і результати занести в
табл.5.2.
Таблиця 5.2
V1
T2
D2
P2
V1
D1
P1
V1
№
п/п
0
1
0 0
ln
P
P
P
2
1 1
2
0
0 0
2
ln
P
P
P
2
2 2
2
5.2.4 Побудувати залежність складових повного напору від швидкості υ
1
на вході. Побудувати залежність відношень повних напорів у двох
перерізах від швидкостей на вході
2
1
1
е
f
е
.
5.2.5,Обґрунтувати результати експериментів.
Запитання для самоконтролю
1. Різниця між рівняннями Бернуллі для газів і краплинних
рідин.
2. Критерій подібності рухомої рідини.
Лабораторна робота № 7
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ
НАПОРНОГО ПОТОКУ В’ЯЗК0Ї РІДИНИ
Мета роботи - експериментально визначити напорну характеристику
ламінарного потоку в’язкої рідини і порівняти її з теоретичною.
7.1. Теоретичні відомості
Для усталеного потоку по трубопроводу круглого перерізу слушна
залежність
2
2
L
P
d
(7.1)
де ΔР - перепад тиску; λ - коефіцієнт Дарсі; L - довжина трубопроводу;
υ - швидкість течії рідини; ρ - густина рідини.
Коефіцієнт Дарсі (коефіцієнт гідравлічного тертя) для ламінарного
режиму течії
4
0,3164
Re
(7.2)
де
Re
- число Рейнольдса,
Re
d
(7.3)
ν – кінематична в’язкість.
7.2. Послідовність виконання роботи
7.2.1. Ознайомитися зі схемою установки (рис.9, де 1 - трубка, 2 -
ємність мірна; 3 – ємність; 4 – трубопровід; 5 – крані; 6 - ємність для
виміру витрати рідини).
7.2.2. Досягти усталеного режиму течії рідини по трубопроводу (Q
вх
=Q)
.
7.2.3.Виміряти висоту Н , що відповідав усталеному режиму, і витрату
рідини Q (за допомогою переміщення вхідного трубопроводу 4 у таровану
ємність). Результати вимірів занести в табл. 7.1.
Рис.9
7.2.4.Змінити витрату Q
вх
за допомогою крана 5. Повторити
експеримент для різних Н
уст
5 - 6 разів.
7.2.5. Розрахувати швидкість течії рідини υ по трубопроводу і перепад
тиску ΔР.
Таблиця 7.1
№
п/п
Н
уст
Q ΔР ν
7.2.6.Побудувати залежність
P f
і порівняти її з теоретичною.
7.2.7.Зробити висновки.
Запитання для самоконтролю
1.Визгачення витрати та середньої швидкості течії при ламінарному
режимі руху.
2.Закон гідравлічного опору ламінарного режиму руху.
ЛІТЕРАТУРА
Нуст
Q
2
4 5
6
1
Q
3
Гейер В.Г., Дулин В.С., Заре А.Н. гидравлика и гидропивод.- М.:
Недра, 1991.- 331 с.
Альштуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аєродинамика.- М.:
Стройиздат, 1975.-323 с.
Емцев Б.Т. Техническаяг идромеханика.- М.: машиностроение, 1978.-
463 с.
Животовский Л.С., Смойловская Л.А. Техническая механика
гидросмесей и грунтовые насосы.- М.: Машиностроение, 1986.- 224 с.
Камінер А.А., Яхно О.М. Гідромеханіка в інженерній практиці.- К.:
Техніка, 1987.- 175 с.
Картавый Н.Г. Стационаргые машины.- М.: Недра, 1981.-327 с.
Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых
горных работ.- М.: Недра, 1985.-471 с.
Повх И.Л. Техническая гидромеханика.- Л.: Машиностроение, 1976.-
504 с.
Примеры расчета по гидравлике : Учеб. пособие для вузов ( А.Д.
Альштуль, В.И. Калицун, Ф.Г.Майрановський, П.П. Пальчунов; Под ред.
А.Д.Альштуля.- М.: Стройиздат, 1977.- 255 с.)