Общие сведения о проведении лабораторных работ на стенде тмж-001

 

Схема стенда ТМЖ-001 представлена на рисунке 4. Расшифровка обозначений представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Состав стенда ТМЖ-001

Стенд состоит из центробежных насосов, погружного насоса, основного, накопительного и чернильного гидробаков, мерной ёмкости, запорной арматуры, измерительных приборов и устройств, опытных трубопроводов и соединительных трубопроводов, размещенных на сварной раме и поддонах.

Стенд предназначен для исследования гидравлических сопротивлений в опытных трубопроводах, мерной диафрагме, задвижках, а также для опытного получения рабочих характеристик одного центробежного насоса или двух последовательно и параллельно соединенных насосов. Если реализовывается подача так называемой струйки чернил в поток жидкости, в этом случае демонстрируется особенность существования ламинарного и турбулентного режима течения.

Рис. 4. Схема учебного стенда «Механика жидкости».

 

Схема стенда представлена на рис. 4. Конструкция стенда выполнена следующим образом:

- стенд выполнен на рамной металлической конструкции с полимерным покрытием на колесах с тормозным механизмом, гидравлическим баком емкостью 160л., размещенной на горизонтальной столешнице стенда. На вертикальной столешнице размещены группа пьезометров, которые соединены гибкой трубкой с контурной точкой, исследуемых трубопроводов, краны и вентили управления модулей мерной емкостью 5, объемом 10 литров и панель управления рисунок 5. На горизонтальной столешнице также размещены 2 насоса (3 и 4), с трубопроводами и регулирующими кранами, на линии трубопровода установлены датчики давления РЕ1-РЕ-3. Выше их расположены модули с трубопроводами и кранами, от контрольных точек, с помощью гибких трубок соединены с пьезометрическими трубками на панели пьезометров, которые расположены на вертикальной панели стенда.

Пьезометры состоят из прозрачных трубок из орг. стекла, верхние концы которых объединены между собой общим коллектором из коллектора выведена гибкая сливная труба, в конце которой установлен кран К1 (рис.5) для выравнивания давления в пьезометрах. Возле каждой пьезометрической трубки расположены измерительные линейки. На задней стенке вертикальной столешницы расположены трубопроводы с впускным и выходным коллекторами, счетчик-расходомер-9, выходным сигналом, который проводом соединен прибором расхода воды (рис.4) и вентиль В6 (рис.5).

Впускной коллектор представлен следующем комплектом исследуемых модулей:

модуль Ml - "Диаграмма Бернулли". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, которая содержит участок «трубы Вентури» и имеющую ряд отверстий. Отверстия имеют штуцеры, чтобы исследовать давления в различных участках трубопровода;

модуль М2 - "Потери напора по длине в круглой трубе". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, по мере удаления от бака которой, расположены отверстия, которые штуцеры, чтобы исследовать давления в различных участках трубопровода;

модульМ3 - "Потери напора на внезапном сужении". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, которая содержит участок с местным сопротивлением, выполненного в виде внезапного сужения и имеющую ряд отверстий, которые снабжены штуцерами для определения давлений в исследуемых сечениях;

модуль М4 - "Потери напора на внезапном расширении". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, содержащую участок с местным сопротивлением, выполненным в виде внезапного расширения и имеющую ряд отверстий, которые снабжены штуцерами для определения давлений в исследуемых сечениях;

модуль М5 - "Потери напора на диафрагме". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, в которую встроена диафрагма и имеющую ряд отверстий, которые снабжены штуцерами для определения давлений в исследуемых сечениях;

модульМ6 - "Исследование местного сопротивления в виде зад". Он реализуется, представляя собой круглую трубку, содержащую дроссельный регулятор расхода (или по-другому затвором) и имеющую ряд отверстий, которые снабжены штуцерами для определения давлений в исследуемых сечениях;

Вход модуля (М7 - модуль "Режимы течения") жестко закреплен на столешнице и подведен гибким шлангом к помпе 18 (Н4).

Модуль М7 - «Режимы течения». Он реализуется, представляя собой круглую трубку, в начале которой встроена капиллярная трубка для подачи подкрашенной жидкости.

Капиллярная трубка модуля М7 через капельницу 20 с вентилем Z1 соединена с верной емкостью 5, в которую заливается подкрашенная жидкость и через кран сливается в канализацию.

Модуль М8 «Сила воздействия свободной незатопленной струи на преграду» устанавливается на баке №1 и подсоединяется к входному крану ВЗО слив осуществляет в бак № 1.

Модуль М8 представляет собой параллелепипед 1, выполненный из прозрачного оргстекла. На левой стенке модуля установлено сопло из оргстекла 2, выход которого гибким шлангом 3 с помощью накидной гайки соединяется с краном. Внутри модуля напротив сопла на стойке смонтированы в виде крестовины две упругие пластины. Ось крестовины 4 через заднюю стенку подведена к рукоятке 5. На крестовине закреплены три преграды: плоский 6, выпуклый 7 и вогнутый 8, четвертый конец - свободный. К крестовине подведен рычаг, выведенный через верхнюю крышку 10 наружу. На верхней поверхности модуля устанавливается штатив 12 с индикатором 13 часового типа ИЧ10, измерительный наконечник которого подведен к рычагу крестовины. Слив воды из модуля производится через сильфон с гибким шлангом.

Чтобы определить расход жидкости, через какие-либо элементы стенда, нужно воспользоваться объемный способом. В мерные емкости встроены поплавковые датчики, для фиксирования ее заполнения, а на передней стенке представлено табло, куда выводится значение секундомера.

Прибор «ОВЕН» на панели управления (рис.5) запрограммирован для работы в режиме, соответствующем измерению времени (секундомер).

 Рис. 5. Панель управления

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

2.1 Максимальный расход жидкости, м³ ч, не менее                35

2.2 Максимальный напор жидкости, создаваемый насосом

Джилекс 220/14 10,5

      Максимальная подача жидкости, создаваемый насосом

 Насос WCP 25-60G, л/мин                                                                        35

      Максимальный напор жидкости, создаваемый насосом

 Насос WCP 25-60G, м                                                                               5,8                                                                                                   

 Максимальная подача жидкости, создаваемый насосом

 Насос WCP 25-40G, л/мин                                                                        35

 Максимальная подача жидкости, создаваемый насосом

 Насос WCP 25-40G, м                                                                              4       

2.3 Максимальный напор жидкости, создаваемый

погружной помпой, м, не более, (справ.)                                        0,8

2.4 Вместимость питающего бака, л, не менее                        160

2.5 Габаритные размеры стенда, мм, не более:

длина                                                                                        2000

ширина                                                                                     750

высота                                                                                    2000

2.6 Длина рабочей части модулей, мм, не более                  1200

2.7 Внутренний диаметр диафрагмы, мм,                                  9

2.9 Внутренний диаметр трубы напорной магистрали, мм    25

2.10 Внутренние диаметры проточных частей модулей, мм 9; 10;15

2.11 Габаритные размеры модуля №8, мм, не более:

длина                                                                                        390

ширина                                                                                     220

высота (с ножками)                                                                   230

2.12 Пределы измерения по шкале пьезометров, мм от 0 до 800

2.13 Цена деления шкалы пьезометров, мм                                1

2.14 Масса стенда, кг, не более                                                120

2.15 Количество модулей, шт                                                      9

2.16 Электропитание стенда от сети переменного

тока напряжением, В                                                       220 ± 22

частотой, Гц                                                                      50 ± 0,4

2.17 Потребляемая мощность при номинальном напряжении
питания, В∙А, не более         

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИзУЧЕНИЕ методов определения расхода воды объемным способом

Цель работы:

Знакомство с объемным способом измерения расхода жидкости.

 

Задание:

Установить опытным путем количества жидкости прошедшее через участок трубопровода за определенный временной промежуток.

Теоретические основы метода:

Расходом воды называется ее объем, протекающий через поперечное сечение трубопровода в единицу времени. Для больших источников течения жидкости, таких как реки, различные каналы, или всевозможные водосборы и т.п. – для всех этих случаев расход мы будем выражать в кубических метрах в секунду (м³/с); для малых источников течения, примером здесь может служить родник, ручей и др. – расход выражается в литрах в секунду (л/с). Одна из самых основных гидравлических характеристик потока это расход воды. Для больших источников течения, например, рек, через расход воды можно определить множество других очень важных гидравлических характеристик. Это может быть и скорость течения, и уровень воды, и уклон поверхности глади, и др. В случае если расход течения проверяется систематически, существует возможность вычисления максимальных и минимальных расходов, средних расходов по суткам, а также прочие не менее значимые параметры.

Существуют 2 основные группы, по которым делятся все существующие методы определения расходов. Первая группа, это непосредственное измерение. К ней можно отнести объемный метод, который основывается на измерении расхода с помощью мерных сосудов. В этом случае замеряется время заполнения сосуда, а расход можно определить исходя из соотношения объема воды в сосуде и времени его наполнения. Этот метод применяется обычно на малых водотоках — ручьях, родниках, лабораторных лотках и т. п. Объемный метод отличается относительно большой точностью.

Вторая группа, это косвенное определение расхода. При этом измеряется время наполнения мерного сосуда. Косвенное определение расхода воды может выполняться различными методами. Но у всех этих методов есть общая так называемая характерная особенность. Она заключается в том, что измеряется не расход иными слова объем жидкости, а обособленные характеристики потока. Расход же можно получить с помощью вычислений. К таким методам можно отнести:

 

1) Метод «скорость—площадь» Расход воды определяется по скорости течения жидкости и площади поперечного сечения.

2) Метод определения расхода с помощью мерных устройств. При таком методе измерения, основополагающей величиной является напор на выходной или входной части водослива. После чего находится расход по гидравлическим зависимостям.

3) определение расхода методом смешения; он имеет несколько разновидностей (электролитический, тепловой, калориметрический).

Самый популярный в настоящее время метод – это электролитический. Его особенностью является то, что расход воды определяется в зависимости от изменения электропроводимости электролита, который вводится в поток жидкости и смешивается с водной средой.

Если мы рассматриваемый сугубо речную геометрию, то там самым популярным является метод «скорость - площадь». Здесь существует 2 основных сложности, это определение площади и скорости. Первая решается путем измерений глубины. А измерение скорости осуществляется в различных точках живого сечения и измерение происходит в большинстве случаев с помощью гидрометрической вертушкой; также вполне возможно, что для этих целей могут применяться и другие приборы в том числе и поплавки. К данному методу следует также отнести расчетный способ определения расхода по площади живого сечения и средней скорости потока, вычисленной по формуле Шези. Чуть позже мы более подробно остановимся на методе измерения расхода с помощью гидрометрических вертушек, поскольку данный метод один из самых распространенных в речной геометрии. Мерные устройства применяются для измерения расходов в небольших количествах, для таких целей подходят водоемы типа ручей, малая речка, канал. Но возможно и использовать этот метод для определения расходов через отверстия различных сооружений с целью учета стока воды на гидроузлах. Метод смешения чаще всего применяется на горных реках. В таких течениях присутствуют большие скорости и малые глубины, а также дно имеет сложный рельеф. В этих случаях метод «скорость - площадь» не обеспечивает должную точность измерения скоростей течения и площади живого сечения. Для того чтобы получить наиболее точные показания при этом методе необходимо иметь ярко выраженный турбулентный режим движения воды. В этом случае вводимый в жидкость раствор хорошо перемешивается и растворяется в водной среде.

Проведение опыта: