Читайте также:
|
|
ОЦЕНКА: ________________
Санкт-Петербург
Цель работы: познакомиться с понятием местные потери напора, научиться определять коэффициент местных потерь.
Теоретические сведения:
Местные потери напора вызываются резкими изменениями формы потока, направления и скорости и объясняются тем, что поток не следует точно конфигурации трубопровода в местах его резкого поворота, расширения, сужения, а отрывается от стенок. Возникают водоворотные зоны. Местные потери наблюдаются на сравнительно коротких участках движения жидкости.
Величину местных потерь определяют по формуле Вейсбаха
(1)
где - коэффициент местного сопротивления.
Формула Борда для местных потерь при расширении
(2)
где - потерянная скорость; - эмпирический безразмерный коэффициент потерь, принимающий значения в интервале от нуля до единицы.
Полная потеря напора при сужении определится по формуле
(3)
где коэффициент сопротивления сужения определяется по полуэмпирической формуле И.Е. Идельчика
в которой - степень сужения.
В случае внезапного расширения потока коэффициент потерь равен единице. В других случаях коэффициент потерь следует определять, чаще всего, с использованием эмпирических формул (на основании данных, полученных экспериментальным путём). Формула Борда-Карно справедлива для случая уменьшения скорости, V1 >V2, в другом случае потери ΔE равно нулю, поскольку увеличение скорости V2 по сравнению со скоростью V1 означало бы совершение внешними силами работы над потоком жидкости, и тогда говорить о потерях на местном сопротивлении не приходится.
Коэффициент потерь может быть уменьшен или увеличен ξ путём изменения формы потока. Например, применяя диффузор вместо внезапного расширения, можно уменьшить коэффициент потерь.
Величина местных потерь напора равна разности полных напоров жидкости до и после местного сопротивления. Полный напор потока жидкости равен
(4)
где - статический напор, ; - скоростной напор, ; коэффициент Кориолиса равен 1.
Напор, потерянный в местном сопротивлении вычисляется по формуле
(5)
где - величина полного напора перед местным сопротивлением; - величина полного напора после сопротивления.
В колене диаметр трубы одинаков на сем ее протяжении, а значит скоростные напоры до и после колена, поэтому величина потерь напора в нем может быть вычислена как разность статических напоров на входе и выходе.
Схема установки и ход работы:
Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.
Работа производилась на опытном трубопроводе, который включает в себя три вида местных сопротивлений: колено, резкое расширение и резкое сужение. На входе и выходе каждого из этих сопротивлений находятся пьезометры VII-X.
Пьезометры IX-X показывают статический напор потока жидкости на входе и выходе из колена, X-VII – резкого расширения, а VII-VIII – резкого сужения потока. Расход жидкости определяется по расходомеру и по показателям пьезометров V и VI.
1 – колено; 2 – пьезометрический щит; 3 – водомерная стеклянная трубка; 4 – водослив; 5 – труба; 6 – задвижка; 7 – бак; 8 – сливная труба; 9 – мерный бак; 10 – задвижка; 11 – водомерная стеклянная трубка; 12 – сливной бак; 13 – труба Вентури; 14 - расширенная часть.
Рисунок 1 – схема экспериментальной установки с расходомером.
Для определения коэффициентов местных потерь напора проводят четыре опыта. Перед каждым опытом с помощью вентиля 10 устанавливается расход жидкости в трубопроводе. После того, как режим движения жидкости установился, сняли показания пьезометров с V по X.
Формулы и данные для вычислений:
Потери напора между пьезометрами V и VI равны
(6)
Расходы определяются по разности показаний пьезометров V и VI () и по формуле:
(7)
Средняя скорость в сечениях пьезометров VII-X вычисляется по формуле
(8)
где - площадь указанных сечений трубопровода; - диаметр трубы в указанных сечениях ().
Скоростной (кинетический) напор в сечениях пьезометров VII-X равен
(9)
Потери напора в колене при учете, что падение полного и статического напора здесь одинаково, .
Полные напоры в сечениях пьезометров VII, VIII, X равны
(10)
Потери напора при резком расширении и сужении вычисляются по формулам
(11)
Численные значения коэффициентов местных сопротивлений определяются по формулам
(12)
Экспериментальные данные:
Таблица 1. Показания пьезометров
№ опыта | ||||||||||
11,09 | 10,90 | 11,08 | 10,93 | 11,05 | 10,95 | 11,00 | 11,04 | 11,02 | 11,06 | |
11,00 | 10,97 | 10,55 | 10,40 | 10,95 | 10,62 | 10,77 | 10,64 | 10,77 | 10,75 | |
10,80 | 10,70 | 9,50 | 9,05 | 10,65 | 9,70 | 9,90 | 9,55 | 10,00 | 9,95 | |
10,69 | 9,43 | 4,28 | 2,55 | 9,43 | 5,10 | 5,10 | 4,35 | 6,73 | 6,15 |
Таблица 2.1 Данные эксперимента
№ | hV, дм | hVI, дм | h, дм | Q, дм3/с | hVII, дм | hVIII, дм | hIX, дм | hX, дм | v1, дм/с | v2, дм/с | v3, дм/с |
11,0 | 10,8 | 0,2 | 0,59 | 10,9 | 10,775 | 11,05 | 10,925 | 0,894 | 0,797 | 1,4 | |
10,85 | 10,3 | 0,55 | 0,98 | 10,45 | 10,25 | 10,55 | 10,5 | 1,48 | 1,32 | 2,3 | |
10,525 | 9,2 | 1,325 | 1,52 | 9,5 | 9,1 | 9,775 | 9,7 | 2,3 | 2,05 | 3,62 | |
9,8 | 6,3 | 3,5 | 2,47 | 7,05 | 5,95 | 7,7 | 7,4 | 3,7 | 3,3 | 5,88 |
Таблица 2 (продолжение). Результаты измерений и вычислений
hv1, дм | hv2, дм | hv3, дм | HVII, дм | HVIII, дм | HX, дм | hk, дм | hp, дм | hc, дм | |||
0,004 | 0,003 | 0,01 | 10,903 | 10,785 | 10,929 | 0,125 | 0,026 | 0,118 | 31,25 | 8,67 | 11,8 |
0,01 | 0,009 | 0,027 | 10,459 | 10,277 | 10,51 | 0,05 | 0,051 | 0,182 | 5,67 | 6,74 | |
0,027 | 0,02 | 0,067 | 9,52 | 9,167 | 9,727 | 0,075 | 0,207 | 0,353 | 2,78 | 10,35 | 5,27 |
0,07 | 0,056 | 0,17 | 7,106 | 6,12 | 7,47 | 0,3 | 0,364 | 0,986 | 4,3 | 6,5 | 5,8 |
Дата добавления: 2015-08-20; просмотров: 43 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Профиль | | | Друзья, поздравляю вас со всеми праздниками. И в этом году... |