Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДОВИХ ГІДРОДИНАМІЧНОГО НАПОРУ

 

Мета роботи: Дослідження зміни складових гідродинамічного напору по довжині трубопроводу.

 

Теоретичні передумови до виконання роботи

При русі реальної рідини внаслідок в'язкості виникає опори руху, на подолання яких витрачається частина механічної енергії рідини. Втрати енергії виражають через втрати напору h_тер. Тоді рівняння Бернуллі для двох перерізів потоку рідини, що відстоять один від одного на визначеній відстані, запишеться так:

(5.1)

У цьому випадку напірна лінія буде знижатися по напрямку руху потоку рідини в будь-якому його перерізі на величину втрат напору.

Рівняння (5.1) дає можливість дослідити зміну складових гідродинамічного напору, а також експериментально визначити швидкості руху потоку рідини в будь-якому його перерізі.

 

Опис установки, обсяг та методика дослідження

Установка для дослідження потоку реальної рідини наведена на рис.5.1: вона складається з трубопроводу 1, вимірювальної трубки 2, трубок Піто 3 і п’єзометричних трубок 4. Регулювання витрати рідини проводиться вентилем (на малюнку не показаний), розташованим на вході зрівняльної ємності. Усі трубки зібрані на вертикальній пластині, на поверхні якої нанесені горизонтальні лінії, розташовані одна від одної на відстані одного сантиметру. Там же зліва знаходиться металева лінійка, за допомогою якої вимірюються рівні. По висоті рівню в трубці 2, відрахованій на металевій лінійці за допомогою градуйованого графіку, визначається витрата рідини.

 

Рис. 5.1. Схема лабораторної установки.

В обсяг дослідження входить визначення швидкостей рідини в перерізах І-І, II-II, і III -III за допомогою трубок 3 і 4 для трьох значень витрати рідини Q₁, Q₂ і Q₃ та порівняння їхніх значень з розрахунковими; при тих самих витратах визначення втрат напору на ділянці трубопроводу між перерізами І-І і III-III; побудова напірних і п’єзометричних ліній при значеннях витрат Q₁, Q₂ і Q₃ .

Порядок проведення досліджень такий. За допомогою регулювального вентиля по черзі встановлюються витрати рідини Q₁, Q₂ і Q₃ таким чином, щоб рівні рідини в трубках Піто піднялися відповідно на одну третину, дві третини та всю висоту трубок. При сталому русі рідини в трубопроводах проводяться підрахунки висот рівнів в усіх трубках при відповідних витратах Q₁, Q₂ і Q₃ . Підрахунки здійснюють за допомогою горизонтальних ліній пластини. Усі заміри заносяться в табл. 5.1 і 5.2. Туди ж записують результати розрахунків.

Розрахункові співвідношення:

для визначення швидкостей в перерізі І-І, II-II і III-III

 

U_i = (2gDh_i)^0,5, (5.2)

 

де Dh_i = h_вi - h_пi;

h_вi і h_пi - відповідно висоти рівнів в трубках Піто і п’єзометричних, встановлених в перетинах І-І, II-II і III-III (і=1, 2, 3);

для визначення розрахункових швидкостей у тих самих перерізах

(5.3)

де d_i – діаметри перерізів потоку рідини (d₁ = d₃ = 25∙10^{-3 м і d}₂ =10∙10^{-3 м);}

для визначення втрат напору на дослідній ділянці трубопроводу

 

h_трj = h_1j - h_3j, (5.4)

 

де h_1j , h_3j – відповідно висоти рівнів в трубках Піто, розташованих в перерізах І-І і III-III при витратах Q_j (j =1, 2, 3).

Таблиця 5.1.

τ, с	V, м3	Q, м3/с	Перерізи
І-І	ІІ-ІІ	ІІІ-ІІІ
Δh1	U1	Δh2	U2	Δh3	U3

 

Таблиця 5.2.

τ, с	V, м3	Q, м3/с	Перерізи
І-І	ІІ-ІІ	ІІІ-ІІІ
d1	U1	d2	U2	d3	U3

 

Завдання до самостійної роботи