Lucrări de laborator 5
STUDIU DE REZISTENȚĂ HIDRAULICĂ
STINGERE DE PRESIUNE CU DEFINIȚIE
DE COEFICIENȚI DE FRICȚIE HIDRAULICĂ
ȘI REZISTENȚA LOCALĂ
Chapeau. Studiile experimentale au stabilit că atunci când se deplasează un fluid, o parte din capul total (energia) este consumată pentru a depăși activitatea forțelor de vâscozitate și inerție, adică există pierderi de presiune.
În mișcare uniformă rezistența la curgere a fluidului se manifestă în mod uniform pe toată lungimea rezistenței la curgere se numește lungimea, iar pierderea de presiune cauzate de aceasta - pierderi de presiune de-a lungul lungimii (hl) pierderea .Aceste în conducte circulară secțiune totală transversală se calculează conform formulei Darcy-Weisbach:
unde l este un coeficient fără dimensiuni, numit coeficientul de frecare hidraulică (coeficientul Darcy). Valoarea coeficientului l caracterizează rezistența hidraulică a conductei și depinde, în general, de numărul Reynolds Re și de rugozitatea relativă D e / d a conductei, adică l = f (Re. De / d);
l, d - lungimea și diametrul interior al conductei;
Este viteza medie a fluxului de fluid.
Valoarea coeficientului l pentru experimentele hidraulice se calculează pe baza datelor experimentale din formula (1). La calculele hidraulice - pe formule empirice și semi-empirice, de exemplu, la modul laminar ll = 64 / Re. și în regimul turbulent de mișcare și funcționare a conductei în regiunea rezistenței prequadratice, în conformitate cu formula lui A.D. Altshul:
Valoarea absolută a rugozității echivalente a lui De este luată din literatura de specialitate, în funcție de materialul conductei și de starea suprafeței sale interne. De exemplu, pentru țevi din sticlă organică, De = 0,006 mm, și pentru țevi de oțel cu țevi moderat ruginite, De = 0,20 ... 0,50 mm.
Domeniul tehnic al rezistenței hidraulice în calcule, fie determinate în mod direct din graficele l = f (Re, De / d), obținute în mod empiric pentru țevi din diferite materiale și enumerate în cărți de referință, sau cu ajutorul relațiilor și. propusă de A.D. Altshulem pe baza utilizării graficelor menționate. În acest din urmă caz raportul calculat, și le-au comparat cu numărul Reynolds. În acest caz, dacă. Conducta funcționează în zona rezistenței patratice. În cazul în care. Conducta funcționează în domeniul conductelor netede hidraulice. Dacă același lucru. tubulatura care rulează în dokvadratichnogo rezistență.
Trebuie avut în vedere faptul că pentru fiecare zonă de rezistență hidraulică, se propun și se utilizează formulele lor de calcul al coeficientului l în calcule hidraulice.
Un alt tip de rezistențe hidraulice care apar în momentul de schimbări bruște în configurație a fluxului - schimbare a vitezei de curgere în mărime sau direcție, numită rezistența locală, și cădere de presiune cauzate de acestea - pierderea de presiune locală (hM).
Când trece prin orice rezistență locală, fluxul de fluid se deformează, ducând la mișcarea devine neuniform, schimbă brusc, care se caracterizează prin:
a) o curbură semnificativă a liniilor curente și a secțiunilor vii
b) separarea jetului de tranzit de pereții conductei (în vederea
acțiunea legii inerției) și apariția în locurile de separare
c) a crescut (în comparație cu mișcarea uniformă)
pulsarea vitezelor și presiunilor;
d) schimbarea formei (reformării) diagramelor de viteză.
Pierderile locale ale capului în timpul calculelor hidraulice se calculează folosind formula Weishbach:
unde este un coeficient fără dimensiuni, numit coeficientul rezistenței locale;
- viteza medie de curgere în secțiunea transversală din spatele rezistenței locale, adică în aval (în cazul în care viteza, în mod excepțional, este luată înaintea rezistenței locale, acest lucru este obligatoriu stipulat).
Amplitudinea coeficientului depinde, în general, de numărul Reynolds și de configurație, adică forme ale părții care curge din rezistența locală. În cazul particular în care conducta pe care se află rezistența locală operează în regiunea rezistenței patratice, valoarea coeficientului nu depinde de.
Valoarea pentru fiecare tip de rezistență locală este determinată din datele experimentelor hidraulice folosind formula (3). Valorile coeficienților obținute în acest fel pentru diferite tipuri de rezistențe locale sunt luate cu calcule hidraulice (de obicei cu o regiune de rezistență patratică) din literatura de specialitate și de referință. O excepție este expansiunea ascuțită și îngustarea strânsă a conductei, pentru care valorile numerice ale coeficienților sunt determinate de formule obținute teoretic și semiempiric. Cu o expansiune ascuțită a conductei, atunci când viteza medie în formula (3) este luată înainte de rezistența locală, adică .
Dacă viteza este luată pentru rezistența locală, adică .
Coeficientul de rezistență în cazul unei îngustări strânse a conductei () este de obicei referit la viteza după îngustare. În acest caz,
unde este raportul de compresie al jetului.
Descrierea instalației. Instalația este o conductă de presiune cu rezistență hidraulică în serie (pe lungime și local). La fiecare rezistență hidraulică sunt conectate două piezometre (înainte și în spate). Toate piezometrele pentru confortul muncii sunt afișate pe ecran. O supapă este utilizată pentru a regla curgerea apei în sistem. Valoarea este măsurată utilizând un rezervor de măsurare și un cronometru. Alimentarea cu apă a sistemului se realizează din rezervorul de alimentare prin țeavă prin deschiderea supapei. Nivelul constant de apă din rezervorul de alimentare (pentru a asigura un trafic constant în sistem) este menținut de dispozitivul de supraîncărcare.
Fig.1. Schema de instalare pentru studiul rezistențelor hidraulice
Scopul lucrării: 1. Se determină valorile coeficientului de frecare hidraulică și coeficientul pentru trei tipuri de rezistențe locale folosind datele experimentale, folosind formulele (1) și (3);
2. Setați, folosind relațiile lui A.D. Zona Altshulya de rezistență hidraulică, în care secțiunile conductei de presiune au lucrat;
3. Calculați valorile coeficienților de frecare hidraulică conform formulelor empirice corespunzătoare;
4. Găsiți valorile de referință ale coeficienților rezistenței locale;
5. Estimați convergența cu valorile calculate (de referință).
6. Pentru a construi pe baza datelor experimentale (pe o scară) programul de presiune pentru secțiunea propusă de profesor.
Ordinea lucrării. Deschideți șurubul de alimentare și umpleți instalația cu apă. După umplerea rezervorului cu apă și stabilizarea nivelului apei în acesta (dispozitivul de suprainfecție trebuie să funcționeze în același timp), alimentarea cu apă a sistemului de conducte trebuie deschisă prin deschiderea supapei de control. Mai mult, este necesar să se măsoare: marcajul nivelului apei în piezometre. debitul de apă în sistem (folosind un rezervor de măsurare și un cronometru), precum și temperatura acestuia (cu un termometru în rezervorul de alimentare). Rezultatele măsurătorilor pentru un experiment (cu un debit de apă) trebuie înregistrate într-un tabel.
Procesați datele și rezultatele experimentale sub forma unui tabel. Formați concluzii privind rezultatele muncii.
Cu robinetul 2 închis și supapa 6, porniți pompa și asigurați-o
Întrebări de bază de control
1. Scrieți și explicați formulele lui Darcy-Weisbach și Weisbach.
2. Explicați modul de determinare experimentală a valorilor coeficienților l și z.
3. Ce caracterizează coeficienții l și z, ce factori depind în cazul general și cum determină acești factori pentru calculele hidraulice?
4. Explicați ce sunt De și De / d. cum să găsiți valoarea De pentru calcule hidraulice?
5. Denumiți zonele de rezistență hidraulică a conductelor și explicați modul de determinare a zonei de rezistență în calculele hidraulice.
6. Circuit Egal mișcare fluid la rotirea țevii 90 și, de asemenea, la 0. expansiune bruscă și reducerea bruscă a conductei și să dea explicații pentru ei, ceea ce indică faptul că caracteristica fluxului atunci când curge prin orice rezistență locală.
7. Desenați o schemă de planificare Nikuradze și oferiți explicații.
8. Explicați noțiunile de "conducte netede hidraulice" și "conducte aspre".
9. Care este factorul care determină creșterea pierderii capului atunci când trece prin fluxul de lichid prin rezistența locală.
10. Să demonstrăm, folosind Darcy-Weisbach și Blasius, că atunci când se lucrează conducte în zona conductelor netede hidraulice hl = f (V 1.75)
Literatură educațională pentru muncă 5
1. (p.159, 167, p.186, 193), 2. (p.147, p.168, 174, p.201.213), 3. (pag. 48. 57, p.87. , p.93..96, p.100, 101), 4. (p.98..106), 5. (p.160..166, p.174, 176, p.189..198)
