Вторая подгруппа выполняет на стенде ТМЖ-001

Работа проводится на модуле М7. Рекомендуется проводить эксперимент в следующем порядке:

Перед началом проведения работы, необходимо убедиться, что кран поз.В35 закрыт, а кран поз. В36 открыт в канализацию (рис.4). И следить за показаниями уровня воды в баке 1 по прибору поз. 5 рис. 4 и своевременно осуществлять подачу воды из системы водопровода для поддержания уровня в баке №1.

Включить помпу Н5 на панели управления. Установив по воз­можности малый расход в трубе и выдержав время, достаточное для достижения установившегося режима (Если в трубе остался воздух, то необходимо прогнать его из трубки путем временного закрытия крана на задней панели В26 и открытия крана В25, краны В27 и В28 также должны быть открыты, краны В32 и В33 необходимо закрыть. Включить более мощный насос Н4, прогнать воздух, затем выключить насос Н4, закрыть В25), затем медленным открытием вен­тиля начинают подачу краски, наблюдая за подкрашенной струйкой. Наилучший результат достигается, если скорость выхода краски примерно равна скорости потока в трубе.

Изменяя степень открытия крана В28 мы можем добиться присутствия в трубе устойчивой струйки подкрашенной жидкости, которая не будет смешиваться с основным потоком жидкости. После чего нужно замерить расход. Затем увеличить расход, путем регулирования крана В28. После достижения установившегося режима опыт повторяется. Рекомендуется провести несколько подобных опытов в пределах 5-6 штук. До тех пор, пока не будет достигнут устойчивый турбулентный режим. В таком режиме струйка краски равномерно распределяется по толще потока, тем самым становится невидимой. Расход воды в трубе может измерять двумя способами:

Расход воды в трубе измеряется с помощью мерника и секундомера. При достижении устойчивого турбулентного режима одновременно включаем секундомер и перекрываем краном В36 слив в канализацию.

Результаты измерений и наблюдений можно свести в таблицу примерно следующей формы.

 

№ режима	Расход Q	Средняя скорость υ= Q/ S	Число Рей- нольдса Re= υ d/ v	Визуальная структура потока
1	2	3	4	5

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ,

ДИАГРАММА НАПОРОВ

 

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 элементарной струйки жидкости и гидродинамического напора для потока жидкости в наклонном трубопроводе переменного сече­ния.

 

Теоретические основы метода:

Одно из самых важных уравнений в гидравлике, которое играет очень большую роль, это Уравнение Бернулли. Достаточно большое количество инженерных задач, которые применяются практически основаны на решении именно этого уравнения.

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

 

(3.1)

 

где Z₁  – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 1-1;

Z₂  – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки 2-2;

P₁   – давление в центре тяжести сечения 1-1;

P₂  – давление в центре тяжести сечения 2-2;

u₁   – скорость течения жидкости в сечение 1-1;

u₂  – скорость течения жидкости в сечение 2-2;

ρ – плотность жидкости;

h_1,2 – потеря напора при перемещении жидкости из сечения 1-1 в сечение 2-2.

Уравнение, описывающее величину  именуется полным гидравлическим напором струйки, которое находится для соответствующего сечения.

Слагаемые напора, входящие в уравнение:

 - 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:

 

(3.2)

 

где υ₁   – средняя скорость потока жидкости в сечении 1-1;

       υ₂   – средняя скорость потока жидкости в сечении 2-2;

α   – коэффициент Кориолиса Этот коэффициент учитывает неравномерность распределения скоростей, которые находятся в живом сечении.  Больше всего на величину этого коэффициента влияет форма эпюра скорости, но он всегда находится в пределах больших единицы. Существует 2 случая выбора коэффициента Кориолиса. Если у нас присутствует ламинарное течение и труба имеет круглую форму, то α = 2. Если режим движения турбулентный, то значение коэффициента Кориолиса, выбирается в пределах α  = 1,05 - 1,1.

Для того, чтобы определить среднюю скорость потока υ в данном сечении нужно воспользоваться одним из уравнений гидродинамики, являющимся основным – это уравнение неразрывности. По-другому это уравнение можно назвать так: постоянство объемного расхода вдоль потока несжимаемой жидкости:

(3.3)

 

где S₁, S₂ – площади сечений потока.

Глядя на уравнения (3.1) и (3.2) можно сделать вывод, что все члены, которые входят в уравнения Бернулли имеют линейную размерность. Но несмотря на это, всем членам уравнения можно присудить энергетический смысл.

Вышесказанное можно объяснить следующем. Если мы поднимем некую массу жидкости m на высоту Z, которая отмеряется от некоторой плоскости сравнения, то она будет иметь некоторую потенциальную энергию или иными словами энергию положения т gZ. Эту энергию мы можем отнести к весу самой жидкости, тогда на выходе получим удельную потенциальную энергию положения Z.  – это удель­ная потенциальная энергия давления жидкости. Это можно объяснить тем, что частица жидкости, которая имеет массу m и имеющая давление P способна подняться на высоту   и в этом случае получить энергию положения т g  (если отнести эту величину к весу жидкости т g, то получим ); – удельная кинетическая энергия жидкости. 

Таким образом мы получаем, что полный гидродинамический напор потока  ничто иное, как полная удельная механическая энергия потока жидкости в сечении. С другой стороны, значение величины h_1-2 – это уменьшение удельной механичес­кой энергии потоки на участке между сечениями 1-1 и 2-2. Это уменьшение происходит из-за присутствия работы сил вязкостного трения. Это явление приводит к переносу какой-то части механической энергии в тепловую. Таким образом мы выяснили, что уравнение Бернулли для потока (струйки) реальной жидкости имеет энергетический смысл, который заключается в следующем, это уравнение сохранение энергии, которое учитывает потери. Иными словами, если на опредлеленном участке трубопровода падает скорость движения жидкости, уменьшается кинетическая энергия потока, в этом же участке трубопровода возрастает потенциальная энергия (давление).

 

 

Последовательность проведения опыта: