рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА

МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА - раздел Механика, Министерство Образования Российской Федерации Омский Государственный...

Министерство образования Российской Федерации

Омский государственный технический университет

 

МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА

 

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Механика жидкости и газа»

 

 

Омск, 2007


Составители: Щерба Виктор Евгеньевич

Болштянский Александр Павлович

Павлюченко Евгений Александрович

Лысенко Евгений Алексеевич

Носов Евгений Юрьевич


И Н С Т Р У К Ц И Я

 

по технике безопасности при работе в лаборатории гидромеханики и теплотехники.

 

1. К практическим занятиям в лаборатории допускаются студенты, получившие инструктаж по технике безопасности с соответствующим оформлением его в журнале.

2. Студентам запрещается без разрешения преподавателя включать электрооборудование, открывать и закрывать задвижки и вентили тру­бопроводов, включать измерительные приборы и установки.

3. Перед началом работы необходимо ознакомиться с заданием, с правилами безопасности проведения работ, проверить исправность ограждений и предохранительных устройств.

4. При работе в лабораториях выполняется только та лабораторная работа, которая предусмотрена планом. Категорически воспрещается выполнять другие лабораторные работы.

5. Во время выполнения лабораторной работы ходить без дела по лаборатории запрещается, т.к. этим отвлекается внимание других студентов и остается без наблюдения лабораторная установка, что может повлечь за собой несчастный случай.

6. Оборудование лаборатории относится к разряду особо опасных в связи с возможностью поражения электрическим током, поэтому сту­денты обязаны строго соблюдать правила безопасности. В случае пре­кращения подачи электроэнергии необходимо отключить установку и оставаться у рабочего места.

7. Если произошел несчастный случай, то необходимо немедленно оказать первую помощь и сообщить об этом руководителю.

8. Бережное отношение к приборам и оборудованию лаборатории соз­дает условия вашей безопасности.

9. Запрещается в лабораторию приносить верхнюю одежду.

10. По окончании работы приведите в порядок рабочее место.


П Р А В И Л А

 

выполнения лабораторных работ в лаборатории гидромеханики и теплотехники

 

 

1. Каждая лабораторная работа выполняется бригадой в составе 3-4 студентов.

2. Прежде чем приступить к лабораторной работе, каждый студент должен изучить ее описание, подготовить бланк отчета и сдать пре­подавателю коллоквиум по теоретическим вопросам, относящийся к данной работе.

3. Студент, не имеющий бланк отчета или не сдавший коллоквиум, к проведению лабораторной работы не допускается. Он обязан отработать ее в указанное преподавателем время.

4. После окончания лабораторных занятий результаты измерений и расчетов каждый студент предъявляет преподавателю для визирования.

5. К началу следующего лабораторного занятия студент должен сдать за­конченный отчет по выполненной работе, без данного отчета он не допускается к дальнейшим лабораторным работам.

6. Отчет по работе выполняется на листах белой бумаги (формат А4) в соответствии с ГОСТ 2.105-95. На титульном листе указывается наименование работы, кто выполнил, кто проверил, указывается год выполнения работы. На листах отчета должны быть: цель работы, схема опытного устройства, таблицы результатов измерений и таблицы результатов расчетов, с расчетами. Особое внимание при проведении расчетов необходимо обращать на соблюдение единства систем единиц измерения. Все величины, участвующие в расчетах, выра­жать в единицах СИ. Графики строятся на миллиметровой бумаге и прилагаются к отчету.

 

 


Лабораторная работа № 1

 

ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу "Режимы движения жидкости". Наблюдение за изменением структуры потока при смене режима течения.

 

Задание:

Установить опытным путем наличие двух режимов движения жидкости: ламинарного и турбулентного. Вычислить при обоих режимах числа Рейнольдса. Отметить переход от одного режима к другому и опреде­лить значение критического числа Рейнольдса. Выяснить из опытов характер зависимости потерь напора по длине трубы от режима движения.

Теоретические основы метода:

При движении вязкой жидкости различаются два режима - ламинарный и турбулентный.

Ламинарный поток имеет слоистую структуру - частицы жидкости дви­жутся с различными скоростями параллельно оси трубы без перемешива­ния и без пульсаций скорости и давления.

Турбулентный поток характеризуется неупорядоченным движением частиц жидкости. Наряду с основным поступательным перемещением частиц жидкости вдоль трубы наблюдаются хаотичные поперечные перемеще­ния и вращательные движения частиц, которые приводят к интенсивному перемешиванию жидкости. Кроме того, в каждой точке турбулентного потока наблюдаются пульсации скорости и давления.

Опытами установлено, что переход от ламинарного движения к тур­булентному происходит внезапно, скачкообразно, при определенном зна­чении безразмерного параметра. Данный безразмерный параметр получил название числа Рейнольдса:

 

(1)

 

Здесь u - средняя скорость потока, м/с;

d - диаметр трубы, м;

n - кинематическая вяз­кость жидкости, м2.

Для каждой конкретной установки существует некоторый диапазон значений числа Re, которые можно рассматривать как критические значения Reкр, при которых и происходит смена режимов движения. На значение критического числа Рейнольдса существенное влияние оказывают различные возмущения, возникающие в потоке вследствие особенностей структуры течения до входа в трубу и при входе (сужение потока и т.п.).

Необходимо иметь в вицу, что переход ламинарного движения к турбу­лентному удается задержать до достижения весьма больших значений Re, в то время как восстановление ламинарного движения при переходе к нему от турбулентного осуществляется при относительно малых значе­ниях Re. В практике гидравлических расчетов именно это малое зна­чение Re и принимают за Reкр.

При движении жидкости в круглых трубах принимают Reкр = 2320. Таким образом, при Re < Reкр в потоке сохраняется ламинарный ре­жим, а при Re > Reкр - турбулентный. Переход ламинарного режима в турбулентный происходит при увеличении скорости потока (расхода), а также при уменьшении вязкости жидкости и поперечных размеров потока (при постоянном расходе).

Если в начале и конце трубы установить пьезометры, то разность пьезометрических напоров h1 в начале и h2 в конце трубы покажет величину потери напора на трение hl при движении на расстояние l между сечениями 1-1 и 2-2 (рис. 1).

 

       
   
 
 
Рис. 1. Схема измерения потери напора на трение по длине трубы.  

 


Зависимость гидравлических потерь на трение от скорости потока имеет вид:

 

(2)

 

где a - коэффициент пропорциональности;

n - показатель степени.

При ламинарном режиме потери на трение пропорциональны средней скорости потока (n=1). При турбулентном режиме с увеличением числа Рейнольдса показатель степени в формуле (2) возрастает от n=1,75 до n=2. Нижний предел этого интервала соответствует области сопротивления гидравлически гладких труб, верхний предел - квадратичному закону сопротивления (гидравлически шероховатым трубам). Промежуточные значения характеризуют переходную область сопротивления.

 

Описание опытной установки:

Основная часть опытной установки - горизонтальная стеклянная труба 4, соединяющая напорный бак 1 и сборный бачок 8 (рис. 2). Входная воронка 5 обеспечивает плавное сужение потока на входе в трубу. Показания расходомера 9 позволяют определить расход. Скорость течения в трубе можно регули­ровать вентилем (затвором) 16. В стеклянную, трубу из бачка 11 с помощью острого наконечника подводится краска, имеющая плотность, близкую к плотности жидкости. Расход краски регулируется зажимом 13.

При определенных условиях подкрашенная струйка жидкости движется в стеклянной трубе, вытягиваясь в тонкую нить, не смешиваясь с основной массой жидкости (рис. 3.а.). Это ламинарный режим.

Струи жидкости, находящиеся на разном расстоянии от оси трубы, движутся с различными скоростями, причем максимальную скорость имеет осевая струйка. У стенок скорость жидкости равна нулю. Постепенное увеличение скорости движения частиц или нагревание жидкости, веду­щее к уменьшению вязкости, понижает устойчивость ламинарного движе­ния и в конце концов разрушает его: струйка разрывается. Разрыву струйки предшествует образование волнообразных колебаний струйки. С усилением колебаний струйка разрывается и затем полностью переме­шивается с основным потоком жидкости (рис. 3.б.). Это турбулентное движение.

 

Проведение опыта:

1. Закрыть вентиль (затвор) 16. Открыть вентиль 3 и наполнить водой баки 1 и 8, затем несколько прикрыть этот вентиль.

2. Медленным вращением маховика вентиля 16 установить небольшой расход в трубе 4.

3. Регулируя приток воды в бак 1вентилем 3, установить в нем постоянный уровень воды.

4. Ввести в трубу 4 подкрашенную жидкость, медленно открывая зажим 13.

5. С помощью вентиля 16 установить в трубе 4 ламинарное движение.

6. Термометром 14 измерить температуру воды Т.

7. Измерить время t перемещения стрелки расходомера от W1 до W2.

8. Повторить опыт для шести значений расхода (в возрастающем порядке), устанавливая ламинарный, переходный и устойчивый турбулентный режимы. Занести в таблицу наблюдений 1.1. результаты всех измерений.

9. В каждом опыте визуально определяемый режим движения в трубе 4 занести в таблицу наблюдений 1.1.

10. Уменьшая расход, проследить за переходом турбулентного режи­ма в ламинарный, снимая показания приборов.

 

 

Примечание. При проведении опытов следует избегать возмущений, вызванных внешними воздействиями на установку (сот­рясением и т.п.), т.е. не прикасаться к установке без необходимости, и все регулировки производить плавно.

 

Обработка результатов опыта:

1. Вычислить кинематическую вязкость воды по эмпирической формуле Пуазейля:

 

ν = 0,179 · 10-2/ (1000 + 34Т +0,22Т2) (3)

 

где ν- кинематический коэффициент вязкости, м2/с;

Т - температура, °С.

 

2. Определить расход воды:

 

(4)

 

 

3. Определить среднюю скорость потока в трубе:

 

(5)

 

4. Рассчитать число Рейнольдса по формуле (1).

5. По результатам опыта определить значение Reкр для установки.

6. Результаты всех расчетов внести в таблицу наблюдений 1.2.

 

Таблица наблюдений 1.1.

№ опыта W1 W2 t Режим движения (визуально) Примечание
  м3 м3 c  
1..7         d =0.02 м T =… 0C n =… м2

 

Таблица наблюдений 1.2.

№ опыта Q υ Re Reкр установки
  м3 м/с    
1..7        

 


       
 
 
   

 


 

Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Обработку результатов опыта.

6. Определение погрешности измерений основных величин.

7. Выводы.


Лабораторная работа № 2

 

ИССЛЕДОВАНИЕ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу "Уравнение Бернулли для потока ре­альной жидкости". Наблюдение за взаимным переходом потенциальной и кинетической энергии жидкости.

Задание:

По опытным данным построить линии гидростатического напора, гидро­динамического напора для осевой струйки жидкости и гидродинамического напора для потока жидкости в наклонном трубопроводе переменного сече­ния.

 

Теоретические основы метода:

Уравнение Бернулли играет важнейшую роль в гидравлике. Оно необхо­димо для решения целого ряда практических инженерных задач.

Для струйки вязкой несжимаемой жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид:

 

(6)

 

где Z1 - высоты расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 1-1;

Z2 - высоты расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 2-2;

P1 - давления в центре тяжести сечения 1-1;

P2 - давления в центре тяжести сечения 2-2;

u1 - скорости течения жидкости в сечение 1-1;

u2 - скорости течения жидкости в сечение 2-2;

ρ - плотность жидкости;

h1,2 - потеря напора при перемещении жидкости из сечения 1-1 в сечение 2-2.

Величина называется полным гидравлическим напором струйки в соответствующем сечении.

Слагаемые напора:

 

- геометрическая высота или геометрический напор;

- пьезометрическая высота или пьезометрический напор;

- скоростная высота или скоростной напор;

- гидростатический напор.

Для потока вязкой несжимаемой жидкости уравнение Бернулли записывается в виде:

 

(7)

 

где υ1 - средние скорости потока жидкости в сечении 1-1;

υ2 - средние скорости потока жидкости в сечении 2-2;

α - коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скоростей в живом сечении. Его вели­чина зависит от формы эпюры скорости и всегда больше единимы. Для ламинарного течения в круглых трубах α =2, для турбулент­ного течения коэффициент Кориолиса обычно принимает значение в пре­делах α = 1,05 - 1,1.

Для определения средней скорости потока υ в сечении необхо­димо использовать одно из основных уравнений гидродинамики - урав­нение неразрывности (постоянство объемного расхода вдоль потока несжимаемой жидкости):

 

(8)

 

где S1, S2-площади сечений потока.

Из уравнений (6) и (7) следует, что все члены уравнения Бернулли имеют линейную размерность. Однако им можно придать и энер­гетический смысл.

Действительно, если масса жидкости m поднята на высоту Z над некоторой плоскостью (плоскостью сравнения), то в поле силы тя­жести она обладает потенциальной энергией положения тgZ. Отнеся эту энергию к весу жидкости, найдем, что величина Z представляет собой удельную потенциальную энергию положения. - удель­ная потенциальная энергия давления жидкости, так как частица жид­кости массой m при давлении P обладает способностью подняться на высоту и приобрести энергию положения тg(если отнести эту величину к весу жидкости тg, то получим ); - удельная кинетическая энергия жидкости. Следовательно, полный гидродинамический напор потока пред­ставляет собой полную удельную механическую энергию потока жидкости в данном сечении, а величина h1-2 - уменьшение удельной механичес­кой энергии потоки на участке между сечениями 1-1 и 2-2, происходящее в результате работы сил вязкостного трения, сопровождающейся необ­ратимым переходом части механической энергии в тепловую. Таким обра­зом, энергетический смысл уравнения Бернулли для потока (струйки) реальной жидкости заключается в том, что оно является уравнением ба­ланса энергии с учетом потерь. Если на участке потока уменьшается скорость (кинетическая энергия), то, согласно уравнению Бернулли, на этом участке должно соответственно возрасти давление (потенциальная энергия).

 

Описание опытной установки:

Установка представляет собой наклонно расположенную металлическую трубу 2 переменного сечения, подключенную к напорному баку (рис. 4). К каждому из трех характерных сечений трубы 2 подведены гидроста­тическая и гидродинамическая трубки, снабженные шкалой. Подача воды в напорный бак осуществляется открытием питающего вентиля 11. Из напор­ного бака 1 вода после открытия вентиля 5 поступает в мерный бак 6.

Стационарность течения в трубе 2 обеспечивается постоянством уровня воды в баке 1, которое достигается отводом избытка воды, пос­тупающей в бак 1, через сливную трубу, контролируется с помощью водоуказательной колонки.

При установившемся движении наблюдают изменения гидростатического, и гидродинамического напоров вдоль трубы. Величина измеря­ется трубкой гидростатического напора (пьезометром), плоскость входного сечения которой параллельна направлению течения, а величина - трубкой гидродинамического напора (тру­бкой Пито) с входным сечением, ориентированным встречно потоку в плоскости живого сечения. Скорость частиц жидкости u, попадающих в отверстие трубки, уменьшается до нуля, а гидростатический напор, следовательно, увеличивается на величину скоростного напора. Таким образом, разность уровней жидкости в гидродинамической и гидростати­ческой трубках дает величину скоростного напора для струйки жидкости в данной точке сечения потока.

Расход воды определяется по времени наполнения мерного бака.

 

Проведение опыта:

1. Установить постоянство уровня воды в баке 1, открывая вентиль 5. Водоуказательная колонка, подсоединенная к баку 1, должна пока­зывать неизменное положение уровня воды.

2. При установившемся движении для каждого сечения необходимо записать показания статических и динамических трубок.

3. Закрыть вентиль слива 7 мерного бака 6.

4. Измерить секундомером время t, за которое поплавок водоуказательной колонки мерного бака 8 переместится от W1 до W2.

5. Измерить температуру воды Т.

6. Результаты всех измерений занести в таблицу наблюдений 2.1.

 

Обработка результатов опыта:

1. Определить скоростные напоры как разности гидродинамических и гидростатических напоров в соответствующих сечениях.

2. По величинам скоростного напора вычислить скорости струйки u во всех сечениях (обратите внимание на соблюдение единства системы единиц измерения).

3. Определить расход воды:

 

(9)

 

4. Рассчитать среднюю скорость, потока в каждом сечении (геометрические размеры напор­ного трубопровода переменного сечения берутся из таблицы исходных данных 2.1.):

 

(10)

 

5. Кинематическую вязкость n воды определить по формуле (3).

6. В каждом сечении определить число Рейнольдса Re по формуле (1).

7. По величинам Re определить режимы движения жидкости и зна­чения коэффициента Кориолиса α.

8. В соответствии с уравнением (7) вычислить потери напора потока жидкости h1-i от первого до i -го сечения, где i - номер сечения.

9. Построить диаграммы статического напора, гидродинамического напора струйки жидкости и гидродинамического напора потока жидкости в зависимости от расстояния l от первого сечения вдоль трубы. Диаграммы строятся на листе миллимет­ровой бумаги А4 формата в одних координатных осях. По оси ординат масштаб 1:1, по оси абсцисс - произвольный. Здесь же строится линия геометрического напора (ось трубы), но в масштабе 1:4 по оси ординат, поэтому на этой оси показываются разрывы (рис. 5).

10. Результаты всех расчетов внести в таблицу наблюдений 2.2.

 

Таблица исходных данных 2.1.

№ сече-ния Z l d S
  см см см см2
1. 2. 3. 103,5 80,5 35,5 4,4 4,4 15,198 7,065 15,198

 

Таблица наблюдений 2.1.

№ сече-ния W1 W2 t T n
см см см3 см3 с C0 м/с2  
1. 2. 3.                

 

Таблица наблюдений 2.2.

№ сече-ния u Q υ Re Режим движения H1-i
см см/с см3 см/с см см см
1. 2. 3.                    

 

 

Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Обработку результатов опыта и определение погрешности измерений основных величин.

6. Диаграммы напоров.

7. Выводы.

 

 
 

 

 


 

 

 

Лабораторная работа № 3

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделам "Ламинарное и турбулентное течение в круглых трубах", получение навыков экспериментального определения характеристик трубопровода.

 

Задание:

Определить из опыта коэффициент трения λ при заданном расходе в имеющемся трубопроводе. Сравнить полученную величину λ с вели­чиной, определенной по справочным данным.

 

Теоретические основы метода:

Потери напора h на участке трубопровода в общем случае определяются из уравнения Бернулли:

 

(11)

 

где Z1геометрическая высота сечения 1-1;

Z 2 геометрическая высота сечения 2-2;

- пьезометрический напор в сечении 1-1;

- пьезометрический напор в сечении 2-2;

υ1 - средняя скорость потока в сечении 1-1;

υ 2 - средняя скорость потока в сечении 2-2;

α1 - коэффициент Кориолиса в сечение 1-1;

α2 - коэффициент Кориолиса в сечение 2-2;

 

Исследуемый участок трубопровода представляет собой отрезок прямой горизонтальной трубы постоянного диаметра, поэтому потери на трение является единственным видом потерь напора на этом участке. Кроме того, и υ1 = υ2, а значит и α1 = α2, поэтому из уравнения (11) следует, что потери на трение на исследуемом участке:

 

(12)

 

Потери напора на трение определяются по формуле Дарси:

 

(13)

 

Коэффициент λ называют коэффициентом гидравлического трения. Исследования показали, что для ламинарных потоков в трубах:

 

(14)

 

где А- константа, зависящая от формы сечения трубопровода. Для круглой трубы А =64, а число Рейнольдса определяется по формуле:

 

(15)

 

При турбулентных режимах λ зависит от конфигурации потока или, как говорят, от пограничной геометрии, а также от числа Рейнольдса:

 

(16)

 

По результатам экспериментов коэффициент λ можно определить с помощью формулы (13), если измерить среднюю скорость υ и потери напора hтр.

Теоретические исследования показали, что согласно (16) следует искать эмпирическую зависимость λ от числа Re и какого-либо безразмерного параметра, определяющего геометрическое подобия потоков. Для гладких круглых труб такого параметра не требуется, поскольку все круглые трубы геометрически подобны и для них экспериментальные точки на графике λ=λ(Re) должны образовать единую кривую. Однако шероховатые трубы не являются геометрически подобными, поскольку требование геометрического подобия должно распространяться не только на форму поперечного сечения, но и, на форму выступов неровностей стенок. Но тогда при строгом подходе практически невозможно найти две геометрически подобные трубы с естественной шероховатостью. В связи с этим в качестве приближенного допущения принимают, что шероховатые трубы будут геометрически подобными, если отношение средней высоты, выступов шероховатости Δ к радиусу ro или диаметру d будет одинаковым. Тогда опытные данные следует обрабатывать в виде кривых:

 

(17)

 

Отношение Δ/d (или Δ/r0) называют относительной шероховатостью, а обратную величину d/Δ – относительно гладкостью.

Н. Никурадзе (1933 г.) впервые обработал свои многочисленные опытные результаты указанным способом и построил универсальный график зависимости (17) приведенный на рисунке 6. Шероховатость в опытах Никурадзе создавалась искусственно путем наклеивания калиброванных песчинок на внутреннюю поверхность трубы. Такая шероховатость получалась равнозернистой, чем существенно отличалась от естественной шероховатости труб, образующейся в результате коррозии, отложений и т.п.

Рассмотрим подробно график Никурадзе:

1 - зона ламинарного режима, изображенная прямой. Здесь точки, относящиеся к опытам с разной шероховатостью, ложатся на одну прямую, уравнением которой является зависимость:

 

(18)

 

 
 
Рис. 6. Зависимость lg( 1000 ) от Re для труб с искусственной шерховатостью, построенная Н. Никурадзе.    

 

 


Границей служит значение абсциссы lg(2300)=lg(Reкр).

Таким образом, данная закономерность имеет место при Re ≤ Reкр, т.е. при ламинарном режиме движения.

В диапазоне чисел Re=2300¸4000 осуществляется переход от ламинарного течения к турбулентному. В потоке наблюдается неустойчивость, порождаемая периодическим возникновением очагов турбулентности и их исчезновением.

2 - зоне гладкостенного течения, образуемая опытными точками, расположенными вдоль другой прямой. Здесь λ также не зависит от шероховатости:

 

(18)

Границей зоны ориентировочно могут служить значения:

 

(19)

 

Строение потока в пределах гладкостенной зоны можно представить в виде: турбулентного ядра потока и вязкого подслоя в близи стенки, движения в котором преимущественно ламинарное. Толщина подслоя δл достаточна, чтобы покрыть все неровности стенки, благодаря чему движение турбулентного ядра потока происходит как бы в гладкой трубе. Трубы, работающие в таком режиме, называют гидравлически гладкими.

3 - доквадратичная зона сопротивления, которая ограничивается линией гладкостённого режима и штриховой линией К-К, образованной точками, отделяющими горизонтальные участки кривых. В зоне 3 каждая кривая отвечает определенному значению относительной гладкости. Здесь λ зависит от числа и относительной гладкости трубы d/Δ:

 

(20)

 

Границами зоны приближенно служат значения:

 

<Re. (21)

 

4 - зона квадратичного сопротивления, образуемая горизонтальными участками кривых. В этой зоне коэффициент λ не зависит от , т.е.:

 

(22)

 

Эта зона имеет место при:

 

Re> (23)

 

Толщина вязкого подслоя здесь весьма мала, и выступы шероховатости полностью взаимодействуют с турбулентным ядром потока.

График Никурадзе дает общее представление о характере зависимости для труб с искусственной зернистой шероховатостью Δ. На рисунке 7 даны графики, построенные по результатам опытов с промышленными трубами, проведенных рядом советских исследователей, главным образом Г. А. Муриным во ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского. Вид кривых в зоне 3 на графиках Никурадзе и Мурина несколько различен, что объясняют неравномерностью шероховатости естественных труб. При увеличении числа в соприкосновение с турбулентным ядром вступают вначале наиболее высокие выступы, а затем постепенно - остальные. Этим обусловлено плавное снижение ординат кривых в зоне 3.

В таблице 1 даны удобные для практического использования расчетные, формулы коэффициента λ во всех зонах сопротивления.

Таблица 1.

Зона сопротив-ления Режим течения Границы зоны Расчетные формулы
Ламинарный Re<2320
Турбулентный гладкостенный (Re<105) Для всех турбулентных режимов  
Турбулентный доквадратичный
Турбулентный квадратичный

 

Описание опытной установки:

Установка представляет собой систему трубопроводов различного диаметра и длины (рис. 8.). В этой системе трубопроводов имеется специальный участок 8, представляющий из себя, трубу диаметров d и длиной l. На этом участке происходит определение коэффициента трения по длине трубопровода. К начальному и к конечному сечению исследуемого участка трубопровода подключен дифференциальный пьезометр 5. Перемещение жидкости по трубопроводу осуществляется насосом 2. Жидкость к насосу поступает из напорного бака 1. После насоса 2 установлен специальный вентиль 3, при помощи которого регулируется давление на выходе из насоса. Далее установлен водомер 4, который определяет количество жидкости, циркулирующее в системе. Температура жидкости в системе определяется по показаниям термометра 7.


 
 

 


Проведение опыта:

1. Включить насос.

2. Медленно открывая вентиль 3, установить заданный режим работы насоса (заданное давление Р на манометре 6).

3. Включить в работу дифференциальный пьезометр 5. Снять показания прибора К1 и К2 для входного и выходного сечения исследуемого участка трубопровода.

4. Измерить время t перемещения показателя водомера от W1 до W2. Разность W2 – W1 следует выбирать не менее 0,1 м3.

5. Измерить температуру воды в трубопроводе

6. Результаты измерений занести в таблицу наблюдений 3.1.

 

Обработка результатов опыта:

1. Определить расход воды:

 

(24)

 

2. Из уравнения расхода найти среднюю скорость потока:

 

(25)

 

где S - площади сечений трубопровода.

3. Определить потери напора на трение hтр по уравнению Бернулли.

4. Вычислить опытное значение коэффициента сопротивления λоп, выразив его из формулы (13).

5. По температуре воды найти кинематический коэффициент вязкости ν(формула Пуазейля, см. лабораторную работу 1).

6. Найти число Рейнольдса:

 

(26)

 

7. По числу Рейнольдса определить режим движения жидкости, при Rе<2320 режим движения считается ламинарным, при Rе>2320 турбулентным.

8. Определить по таблице 1 зону сопротивления и вычислить λТ по выбранной для этой зоны формуле.

9. Найти величину коэффициента λвти по графику ВТИ.

10. Результаты расчетов занести в таблицу наблюдений 3.2.

 

Таблица наблюдений 3.1.

Р K1 K2 W1 W2 t Примечание
  кг/см2 мм мм м3 м3 с  
              d=0,056 м S= 0,00246 м2 Δ= 0,2 мм l= 4 м T= ν=

Таблица наблюдений 3.2.

hтр Q υ λоп Re Режим движения Зона сопротивления λТ λвти
  мм м3 м/с            
                   

 
 

 


 

Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Обработку результатов опыта.

6. Определение погрешности измерений основных величин.

7. Выводы.

 

 


Лабораторная работа № 4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЕНТОВ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В ТРУБАХ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу "Местные гидравлические сопротивления", получение навыков опытного определения коэффициентов местных сопротивлений.

 

Задание:

Определить из опыта коэффициенты сопротивления для различных местных сопротивлений. Сравнить полученные результаты с данными справочной литературы.

Теоретические основы метода:

Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости запишется в следующем виде:

 

(27)

 

Для практического использования уравнения Бернулли необходимо установить способ определения величин потерь напора hт, вызванных действием в потоке сил сопротивления. Механизм действия этих сил настолько сложен, что до настоящего времени для произвольного движения не удалось найти точного метода вычисления потерь hТ. В технических расчетах чаще всего приходится пользоваться эмпирическими или полуэмпирическими зависимостями.

Как показал опыт прикладной гидродинамики, гидравлические сопротивления удобно разделить на два класса, или вида. Первый вид - это сопротивления, связанные с трением потока жидкости о стенки трубы. Потери в этом случае равномерно распределены по длине потока и называются потерями по длине hλ. Этот вид потерь в чистом виде может иметь место только в потоке с постоянной по его длине средней скоростью. Такие потоки называются равномерными: они могут существовать лишь в прямой цилиндрической трубе или призматическом канале.

С другим видом гидравлических сопротивлений, а следовательно, и потерь мы встречаемся в случаях резких изменений формы граничных поверхностей потока на коротком участке. Потери здесь вызываются деформацией потока пограничными поверхностями, сопровождающейся перестройкой закона распределения скоростей и образованием зон с вихревым движением жидкости. Такие участки резких деформаций потока называют местными гидравлическими сопротивлениями, а вызванные ими потери - местными потерями напора hм.

Наряду с различием конфигураций граничных поверхностей необходимо учитывать влияние режимов движения жидкости на величину и механизм потерь, т.е. важно знать условия перехода ламинарного течения в турбулентное. В реальных конструкциях участки равномерного движения жидкости могут чередоваться с местными сопротивлениями, число частных видов которых чрезвычайно велико. При подсчетах полных потерь напора широко применяется принцип сложения, согласно которому полные потери равны сумме потерь на отдельных участках равномерного движения и потерь на всех местных сопротивлениях:

 

(28)

 

где hλi - потеря по длине на i-м участке равномерного движения;

hλj - местные потери на j-м местном сопротивлении.

При протекании жидкости через местное сопротивление в потоке возникают деформации эпюры скоростей, отрывы и вихревые зоны, которые могут распространяться как вверх, так и вниз по течению. В связи с этим, если величины hmj вычисляют по формулам, установленным для изолированных местных сопротивлений, то применение принципа сложения потерь согласно (28) будет правомерным лишь в том случае, когда местные сопротивления не влияют друг на друга, т.е. разделены участками движения со стабилизированным распределением скоростей. В противном случае два или более местных сопротивления следует рассматривать как одно сложное и для него должны быть, установлены специальные расчетные зависимости.

Исходя из общих законов гидродинамики, можно установить структуру общих формул, выражающих потери в любом сопротивлении. Из этих общих формул в некоторых случаях удается получить теоретические формулы для конкретных видов сопротивлений, а в других случаях приходится, пользуясь опытными данными, конкретизировать формулы эмпирическими коэффициентами. Общая формула потерь в гидравлическом сопротивлении называется формулой Вейсбаха и имеет вид:

 

(29)

 

В общем случае коэффициент местного гидравлического сопротивления ζМ зависит от пограничной геометрии и числа Рейнольдса, и его можно представить в виде:

 

(30)

 

где А - константа, зависящая от формы сопротивления и числа .

Из этой формулы вытекает, что при малых числах второй член правой части, т.е. А/Rе, играет определяющую роль в величине ζМ.

А при возрастания числа этот член становится малым и, следовательно, число , а значит и вязкость, перестают влиять на величину ζМ. При значение . Индекс «кв» означает квадратичность сопротивления, т.е. пропорциональность потерь квадрату скорости, так как ζкв от числа не зависит. Формулу (29) можно использовать и для расчета потерь по длине, если обозначить:

 

(32)

 

где λ - коэффициент трения по длине трубы;

l - длина трубы;

d - диаметр трубы.

Данные о коэффициентах местных сопротивлений, наиболее часто встречающихся в инженерной практике, приводятся в гидравлических справочниках.

В лабораторной работе потеря напора на местном сопротивлении hм определяется из уравнения Бернулли (27), записанного для каждого из исследуемых местных сопротивлений. Выражая коэффициент местного сопротивления из формулы (29), необходимо учитывать, что если сечение трубопровода меняется, то в формулу (32) подставляют один из скоростных напоров: в сечении до местного сопротивления или в сечении после него .

 

(33)

 

В справочниках указывается, к какому скоростному напору отнесен коэффициент местного сопротивления.

 

Описание опытной установки:

Установка представляет собой систему трубопроводов различного диаметра и длины (рис. 9.). В этой системе трубопроводов имеются три специальных участка с различными местными сопротивлениями: плавный поворот 8, внезапное расширение 9, внезапное сужение 10. К начальному и к конечному сечению каждого специального участка трубопровода подключен свой дифференциальный пьезометр 5. Перемещение жидкости по трубопроводу осуществляется насосом 2. Жидкость к насосу поступает из напорного бака 1. После насоса 2 установлен специальный вентиль 3, при помощи которого регулируется давление на выходе из насоса. Далее установлен водомер 4, который определяет количество жидкости, циркулирующее в системе. Температура жидкости в системе определяется по показаниям термометра 7.

 

Проведение опыта:

1. Включить насос.

2. Медленно открывая вентиль 3, установить заданный режим работы насоса (заданное давление на манометре 6).

3. Включить в работу дифференциальные пьезометры на каждом местном сопротивлении.

4. Измерить время t при изменении показания водомера от W1 до W2 Разность W2 - W1. следует выбирать не менее 0,1 м3.

5. Снять показания 1 и К2 ) ветвей дифференциальных пьезометров после каждого сопротивления.

6. Измерить температуру воды в трубопроводе.

7. Результаты измерений занести в таблицу наблюдений 4.1.

 

Обработка результатов опыта:

1. Определить расход воды:

 

(34)

 

2. Из уравнения расхода найти средние скорости потока до и после каждого сопротивления:

 

, (35)

 

где S1, S2 - площади входного и выходного сечений трубопровода.

3. По температуре воды Т определить кинематический коэффициент вязкости по формуле (3).

4. Вычислить число Рейнольдса во всех рассматриваемых сечениях:

 

, (36)

 

5. По величине числа Рейнольдса определить режимы движения жидкости и величину коэффициентов: ().

6. Найти потери напора на местных сопротивлениях по уравнению Бернулли (27).

7. Вычислить коэффициенты местных сопротивлений по формуле (33).

 

8. Полученные значения сравнить со справочными данными ζспр, значения справочных данных можно определить по следующим формулам:

Для внезапного расширения: .

Для внезапного сужения .

Для главного поворота .

9. Результаты расчетов занести в таблицу наблюдений 4.2.

 

 

 


Таблица наблюдений 4.1.

Вид местного сопротивления d1 d2 S1 S2 K1 K2 W2-W1 t Примечание
    мм мм м2 м2 мм мм м3 с  
    Плавный поворот   Внезапное расширение   Внезапное сужение                     P= T= ν=
                       

 

 

Таблица наблюдений 4.2.

Q υ1 υ2 Re1 Re2 hM ζоп ζcпр
  м3 м/с м/с мм мм мм
                       

 

Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Обработку результатов опыта.

6. Определение погрешности измерений основных величин.

7. Выводы.


Лабораторная работа №5

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ ОТВЕРСТИЯ В ТОНКОЙ СТЕНКЕ ПРИ ПОСТОЯННОМ НАПОРЕ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу курса "Истечение жидкости через отверстия и насадки", получение навыков экспериментального опре­деления коэффициентов скорости, сжатия, расхода и сопротивления.

 

Задание:

Рассчитать коэффициент скорости струи, вытекающей из круглого от­верстия, по ее координатам. По данным измерений определить численные значения коэффициентов сжатия, расхода скорости и сопротивления. Сравнить полученные результаты со значениями, рекомендуемыми техни­ческой литературой. Проследить изменение формы поперечного сечения струи (инверсию) при истечении из отверстий различной формы.

Теоретические основы метода:

В инженерной практике большое распространение получила задача определения связи между давлением (напором) в резервуаре и расходом или скоростью струи, вытекающей через отверстие в стенке или днище резервуара.

При истечении жидкости из отверстия в тонкой стенке наблюдается сжа­тие струи (рис. 10). Это явление объяс­няется инерционностью частиц жидкости подходящих к отверстию внутри резер­вуара. Причем наиболее существенна инерционность частиц, двигающихся вдоль стенки. Эти частицы, стремясь сохранить направление движения, оги­бают край отверстия и образуют, поверх­ность струи на участке сжатия. При ис­течении через круглое отверстие сжатие струи заканчивается на расстоянии, равном примерно половине диаметра отверстия. В дальнейшем струя прак­тически не расширяется, а при большой скорости истечения может распадаться на отдельные капли.

В струе, вытекающей через круглое отверстие, силы поверхностного натяжения взаимно уравновешены вследствие ее осевой симметрии. При истечении из прямоугольных, треугольных и других некруглых отверстий неуравновешенные по периметру силы поверхностного натяжения вызывают изменения формы сечения струи. На рисунке 11 показана инверсия струи, вытекающей из квадратного отверстия.

 

 

 
 

 

 


 

 

Для вывода формул истечения применим уравнение Бернулли к сечени­ям а-а (свободная поверхность жидкости в резервуаре) и с-с (сжатое сечение струи). Если приток жидкости в резервуар компенсиру­ет ее истечение, то уровень будет постоянным, а скорость жидкости в сечении а-а равна нулю. Тогда при выборе плоскости сравнения, проходящей через центр отверстия, уравнение Бернулли будет иметь вид:

 

(37)

 

где pa - давление в резервуаре над свободной поверхностью жид­кости;

pc - давление среды, в которую происходит истечение;

υc - скорость потока в сечении с-с;

αc - коэффициент Кориолиса;

ξ0 - коэффициент местного сопротивления, обусловленного входом жидкости в отверстие.

 

 

Решая это уравнение относительно скорости в сжатом сечении, получим:

 

(38)

 

Вводя понятия коэффициента скорости φ0 и расчетного напора H, последнее выражение можно представить в виде:

 

(39)

 

где

 

  (40)     (41)

 

Очевидно, что при pa=pc расчетный напор будет равен геометрическому – Hа.

Расход жидкости через отверстие определится выражением:

 

(42)

 

Выразив площадь сжатого сечения Sc через площадь отверстия S0, получим:

 

(43)

 

где - коэффициент расхода.

Выражения (38) и (43) можно представить в виде:

 

(44)

 

(45)

 

где - теоретическое значение скорости;

- теоретическое значение расхода.

Значение коэффициента скорости φ0 можно определить, зная координаты траектории струи вытекающей жидкости (рис. 12). Считая, что и , получим:

 

(46)

 

Коэффициент сопротивления ξ0 может быть определен из выражения для коэффициента скорости. Принимая для турбулентного режима α0 = 1, из (40,41) получим:

 

(47)

 

Проведение опыта:

1. Закрепить в стенке бака съемный диск с отверстием круглой формы диаметром d0.

2. Установить на кронштейн мерную шайбу с микрометрическими винтами.

3. Открыть вентиль на питающем трубопроводе и наполнить бак водой.

4. Поворотом рукоятки открыть затвор, перекрывающий отверстие в диске. Через отверстие будет вытекать струя воды.

5. Установить постоянный геометрический напор над центром отверстия Hа>10d0 и записать его величину в таблицу.

6. С помощью координатной сетки снять и занести в таблицу наблюдений 5.1. координаты оси струй (x, y) в 4 -5 точках. Нулевые значения координат не брать.

7. С помощью мерной шайбы измерить диаметр струи в двух взаимно перпендикулярных направлениях (d1 и d2) на расстоянии от отверстия, равном половине его диаметра.

8. Измерить величину расхода воды с помощью мерного бака и секундомера.

9. Измерить температуру воды Тв в мерном баке.

10. Закрыть затвор и произвести смену диска. Поочередной установкой дисков с отверстиями треугольной, прямоугольной и квадратной форм ознакомиться с явлением инверсии струи.

11. После окончания работы вентиль на питающем трубопроводе закрыть.

12. Результаты измерений вносятся в таблицу наблюдений 5.2.

 

       
 
 
   

 


Обработка результатов опыта:

1. Определить расход воды Q=W/t, где W – изменение объема воды в мерном баке за время t.

2. По координатам траектории оси струи рассчитывается коэффициент скорости (46) и определяется его среднее значение φ0ср.

3. Площадь поперечного сечения струи:

 

(48)

 

4. Теоретический расход жидкости:

 

(49)

 

5. Подсчитываются коэффициенты сжатия струи ; расход и скорости .

6. Коэффициенты сопротивления определяются по формуле (47).

7. По температуре определяется коэффициент кинематической вязкости (3).

8. Теоретическая скорость струи:

 

(50)

 

9. Критерий Рейнольдса:

 

(51)

 

10. Справочные значения коэффициента сжатия струи εспр расхода μспр, скорости φспр. определяются по графикам, приведенным на рис. 14.

11. Справочное значение коэффициента сопротивления спр вычисляется по формуле (47), где вместо φ0 подставляет значение φспр.

12. Результаты расчетов вносятся в таблицу наблюдений 5.3.

 

Таблица наблюдений 5.1.

X см      
y см    
φ0            

 

 

Таблица наблюдений 5.2.

Ha W t d1 d2 Примечание
см м3 ºС мм мм  
            d0 =10 мм S0 = 78,5мм2 T = ν =

 

Таблица наблюдений 5.3.

Q φ0ср Sc QТ ε0 μ0 φ0 ζ0 υТ Re εспр μспр φспр ζ спр
м3 мм2 м3 м/с          
         

 

       
   
 
 
  Рис. 14. Зависимости коэффициентов μ, φ, ε от Re.  

 


Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Определение погрешности измерений основных величин.

6. Обработку результатов опыта.

7. Выводы.


Лабораторная работа № 6

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИСТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ НАСАДКОВ ПРИ ПОСТОЯННОМ НАПОРЕ

 

Цель работы:

Закрепление знаний по разделу курса "Истечение жидкости через отверстия и насадки", получение навыков экспериментального опре­деления коэффициентов скорости, расхода и сопротивления.

 

Задание:

Рассчитать величину коэффициента скорости по координатам траектории струи. Определить величину вакуума в насадке. Вычислить по данным измерений значения коэффициентов расхода, скорости и сопротивления при истечении жидкости из насадков при постоянном напоре и сравнить полученные результаты со значениями, рекомендуемыми технической литературой.

 

Теоретические основы метода:

Насадком называется отрезок трубы, длина которого равняется 3-5 внутренним диаметрам.

Рассмотрим истечение жидкости через внешний цилиндрический насадок (рис. 15). При входе в него струя сжимается так же, как и при истечении через отверстие в тонкой стенке, а затем расширяется, заполняя все сечение насадка. Составляя уравнение Бернулли для сечений a-a и b-b, можно получить выражения скорости υb и расхода QH при истечение через насадок жидкости:

 

(52)

 

(53)

 

Здесь φН – коэффициент скорости при истечении жидкости из насадка;

μН – коэффициенты расхода при истечении жидкости из насадка; SН – площадь выходного сечения насадка;

 

(54)

 

где αв – коэффициент Кориолиса;

ξН – коэффициент сопротивления насадка.

При истечении из насадка в атмосферу ξН равен коэффициенту сопротивления на вход в трубу: ξН =0.5. Принимая для турбулентного режима равным 1, из формулы (54) получим φН=0.82. Так как при выходе струи из цилиндрического насадка сжатие ее отсутствует, коэффициент сжатия εН=1, а коэффициент расхода .

Составим уравнение Бернулли для сечений c-c и b-b, считая, что αc= αb≈1:

 

(55)

 

где – потеря напора на расширение потока.

Поскольку скорость потока в сжатом сечении больше, чем на входе, то давление в нем меньше внешнего и при истечении в атмосферу в сечении c-c образуется вакуум Pвак= Pb - Pc. Из уравнения (55) находим:

 

(56)

 

Используя уравнение постоянства расхода и выражение скорости на выходе из насадка (52), скорость в сжатом сечении можно выразить следующим образом:

 

(57)

 

где ε0– коэффициент сжатия струи при истечении из отверстия в тонкой стенке.

Подставляя (52) и (57) в (56), получим:

 

(58)

 

Считая, что ε0=0.64, а φН =0.82 из уравнения (58) получим:

 

(59)

 

Из уравнения Бернулли, записанного для сечений a-a и c-c, получим:

 

(60)

 

Если истечение происходит в атмосферу, получим:

 

 
(61)

 

где μ0– коэффициент расхода при истечении из отверстия в тонкой стенке.

Из последнего выражения следует, что расход через насадок в 1.33 раза больше, чем через отверстие в тонкой стенке того же диаметра, а μН=1.33 μ0. Увеличение расхода через насадок (сравнение с отверстием) вызвано увеличением напора истечения на величину hвак. Причем дополнительные потери в насадке на расширение потока и на трение оказываются меньше выигрыша в напоре hвак. Дополнительные потери приводят к уменьшению скорости на выходе из насадка в 1.18 раза (сравнение с истечением из отверстия в тонкой стенке). Кроме цилиндрического существуют и другие виды насадков, основные из которых представлены на рис. 16.

 
 

 


Конический расходящийся насадок (рис. 16.а) кроме увеличения расхода обеспечивает малую скорость выходящей струи. Для него оптимальный угол конусности составляет 7º. При большем угле наблюдается отрыв струи от стенок, а истечение происходит как из малого отверстия в тонкой стенке.

Конический сходящийся насадок (рис. 16.б) кроме увеличения расхода обеспечивает большую скорость выходящей струи, ее компактность и большую дальность полета. Оптимальный угол конусности для него, по опытным данным, составляет 13º24’. При этом коэффициент расхода максимален, а коэффициент сжатия равен 0.98.

У коноидального насадка (рис. 16.в) входная часть выполнена с плавным округлением, так что сжатого сечения не образуется. Такой насадок применяется при необходимости обеспечения максимального расхода жидкости. Коэффициент расхода для него достигает величины 0.95.

 

Проведение опыта:

1. Закрепить в стенке бака съемный диск с цилиндрическим насадком.

2. Открыть вентиль на питающем трубопроводе и наполнить бак водой.

3. Поворотом рукоятки открыть затвор, закрывающий отверстие в стенке. Через насадок будет вытекать струя воды.

4. По водомерному стеклу проверить постоянство геометрического напора над центром отверстия Hа и записать его величину в таблицу наблюдений 6.2.

5. Установить координатную сетку и снять с ее помощью координаты оси струи (x, y) в 4 -5 точках (величина координаты x уменьшается на длину насадка). Данные координаты записать в таблицу наблюдений 6.1.

6. Измерить расход воды с помощью мерного бака и секундомера.

7. Измерить температуру воды Тв в мерном баке.

8. Закрыть затвор. Установить конический расходящийся насадок.

9. Соединить трубку вакуумметра со штуцером на насадке.

10. Открыть затвор и измерить величины геометрического напора, расхода и вакуумметрической высоты.

11. Закрыть затвор. Установить конический сходящийся насадок.

12. Открыть затвор и измерить величины геометрического напора и расхода жидкости.

13. Закрыть вентиль на питающем трубопроводе.

14. Результаты измерений вносятся в таблицу наблюдений 6.2.

15. Измерить размеры насадков и зарисовать эскизы насадков в отчете.

 

Обработка результатов опыта:

1. Расход жидкости , где W – изменение объема жидкости в мерном баке за время t.

2. Коэффициент скорости рассчитывается по формуле:

 

(62)

 

для каждой точки и определяется его среднее значение φНср.

3. Теоретический расход жидкости:

 

(63)

 

где SН – площадь выходного сечения насадка.

4. Вычисляются коэффициенты расхода , скорости и сопротивления . Коэффициент сжатия εН для цилиндрического и конического расходящегося насадков равен единице, а для конического сходящегося 0.98.

5. Давление в сжатом сечении насадка:

 

(64)

6. По температуре определяется коэффициент кинематической вязкости (3).

7. Теоретическая скорость струи на выходе из насадка:

 

(65)

 

8. Критерии Рейнольдса:

 

(66)

 

где dH – диаметр выходного сечения насадка.

9. Справочные значения коэффициентов и для различных насадков определяются по графикам, изображенным на рис. 15. Обозначения на графиках соответствуют рис. 14.

10. Справочное значение коэффициента сопротивления определяется по величине .

11. Результаты расчетов вносятся в таблицу наблюдений 6.3.

 

Таблица наблюдений 6.1.

X см      
y см    
φН            

 

Таблица наблюдений 6.2.

Тип насадка № п/п φНср W t Ha d0 S0 Примечание
    м3 с см мм мм2
              Pат = T = ν =

 

 

Таблица наблюдений 6.3.

№ п/п QТ μН εН φН ζН hвак P υТ Re μНс φНс εНс
  м3 см Па м/с        
         

 

 

 
 

 


 

 

 


Отчет по работе:

Отчет по работе должен включать следующие пункты:

 

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Схему опытной установки.

4. Таблицу наблюдений.

5. Определение погрешности измерений основных величин.

6. Обработку результатов опыта.

7. Выводы.


Лабораторная работа №7

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОШИБКИ ИЗ ВЕЛИЧИНЫ.

 

Систематические и случайные ошибки

Измеряя какую-нибудь физическую величину, не удается получить ее истинное значение. Поэтому необходимо указать, насколько полу­ченный результат… Оценивать ошибки необходимо, так как, не зная их величину, сде­лать… Чаще всего с понятием "точность экспериментальных данных" связы­вают величину максимально возможной ошибки.…

Максимально возможная ошибка одного измерения

Необходимо выяснить, как будут влиять ошибки измерения отдельных величин на искомую величину определяемую при помощи формулы. Разбе­рем этот вопрос… Пусть искомая величина W является функцией нескольких (допус­тим, трех)…   w=f(x,y,z) (67)

X, Δy и Δz - абсолютные ошибки в измерении величины x, y и z

В действительности, при проведении измерений ошибка может быть значительно меньше, так как входящие в (69) слагаемые могут иметь разные знаки,… Часто требуется найти максимально возможную относительную ошибку…   (70)

– Конец работы –

Используемые теги: Механика, жидкости, газа0.043

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Механика жидкости и газа
Два физических подхода – макроскопический (термодинамический) и микроскопический (молекулярно-кинетический) – дополнили друг друга. Идея о том, что вещество состоит из молекул, а те, в свою очередь, из атомов… Казалось, на основе кинетической теории, легко можно определить свойства газов, поскольку достаточно знать свойства…

МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ
высшего профессионального образования... Уральский федеральный университет имени первого... Президента России Б Н Ельцина...

Химическая реакция в смеси идеальных газов. Константа химического равновесия в смеси идеальных газов
В любом естественно протекающем (самопроизвольном или свободном) процессе свободная энергия системы понижается. При достижении системой состояния… Термодинамическое равновесие в макросистеме совсем не означает, что и в её… Основной целью статистического метода является установление количественной связи между характеристиками механических…

Элементы механики жидкостей
Краткие теоретические сведения и методические Указания к решению задач Используется единый...

Тема 1 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ И ГАЗА
В гидрогазодинамике рассматриваются идеальные и реальные жидкости... Идеальная совершенная жидкость это воображаемая обладающая абсолютной подвижностью т е лишенная вязкости...

Краткий курс механики в качестве программы и методических указаний по изучению курса Физика Краткий курс механики: Программа и методические указания по изучению курса Физика / С
Федеральное агентство железнодорожного транспорта... Омский государственный университет путей сообщения...

Производство газового оборудования для автомобилей и специфика перевода автомобилей на газовое топливо
Развитие автомобилестроения обеспечило быстрое развитие нефтяной отрасли. Своему ведущему положению в мировой экономике она во многом обязана двигателю… Это экологические и ресурсные проблемы, проблемы утилизации. Но на сегодня только утилизацию автомобиля можно считать…

Анализ функции фильтрационного сопротивления для неустановившегося притока жидкости (газа) к несовершенной скважине
Аналитическое выражение F для оп ределенияизменения давления на за бое скважины запишем в виде 4 Уравнение 2 в приведенном видене может… В соответствии с этим уравнение притоказаписывается в виде 5 Как видно,… Насколько вер нодопущение о возможности использо вания значений C1 rс,h , пока еще нитеоретически, ни…

Давление в жидкости и газе
Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, на поверхность площадью 1см2 за 1 сек. выражается двадцатитрехзначным числом.Хотя… При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда,… К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень.

Взаимные превращения жидкостей и газов.Твердые тела
Дополнительная литература. Блок 4. Развивающее дифференцированное обучение. План урока. Задачи 1 уровня. Задачи 2 уровня. Задачи 3 уровня. Блок 5.… Тепловые явления.Тема модуль разбивается на отдельные блоки. Исходя из целей… Раскрыть сущность зависимости давления насыщенного пара от температуры. Раскрыть сущность закона Гука. Развивать…

0.028
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА- краткий курс КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования... МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ...
  • Газовые законы. Основные газовые процессы Лекция Основные классы неорганических соединений номенклатура... Основными классами неорганических соединений являются оксиды кислоты соли и... Оксиды представляют собой соединения элементов с кислородом Оксиды подразделяют на солеобразующие и несолеобразующие...
  • Взаимодействия двух радикально пульсирующих пузырьков газа в жидкости Полученные в этом отношении результаты имеют важное теоретическое и прикладное значение. Вместе с тем, в реальных жидкостях, как правило,… В данной курсовой работе исследуется взаимодействия двух радиально… В модели, использующейся в курсовой работе, жидкость считается невязкой несжимаемой, пузырьки – осесимметричными.…
  • Теплопроводность. Теплопроводность жидкостей и газов. Эти процессы по своей физико-механической природе весьма многообразны, отличаются большой сложностью и обычно развиваются в виде целого комплекса… Учение о теплопроводности однородных и изотропных тел опирается на весьма… Частицы более нагретой части тела, сталкиваясь при своем беспорядочном движении с соседними частицами, сообщают им…
  • Разработка анализатора газов на базе газового сенсора RS 286-620 Универсальный анализатор газовой смеси является одним из периферийных блоков системы и предназначается для мониторинга содержания различных… В ходе работ над проектом изучались различные методики мониторинга химического… После разностороннего анализа имеющихся возможностей было установлено, что применить для решения поставленной задачи…