1.
 |
Определить расход жидкости:
2.
 |
Вычислить скорость движения жидкости в трубе:
3. Рассчитать кинематический коэффициент вязкости:
4.
 |
Найти число Рейнольдса:
5.
 |
Определить кинематический коэффициент вязкости:
 |
6.
 |
Определить относительные ошибки:
 |
7. Вычислить относительную ошибку:
 |
8.
 |
Рассчитать доверительный интервал:
9.
 |
Рассчитать среднеквадратичную ошибку:
Если расчетное по температуре значение кинематического коэффициента вязкости входит в доверительный интервал, то теория ламинарного движения жидкости подтверждается.
Контрольные вопросы
- Теоретическая основа эксперимента.
- Теория ламинарного режима движения, определение числа Рейнольдса.
- Коэффициенты вязкости, размерность, соотношение между ними.
- Результаты опытов и их анализ.
Лабораторная работа № 9
ПОСТРОЕНИЕ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ
Цель работы: Экспериментально построить эпюру поля скоростей и сопоставить с расчетными формулами
Основные положения
Полное давление определяется из уравнения Бернулли:
Трубка 2 расположена по диаметру трубы и свободно перемещается в направляющих отверстиях. Трубка 3 статического давления приставлена к отверстию 6 стенке трубы 1 и припаяна. Перемещая трубку 2 поперек потока можно отверстие расположить в точке, в которой необходимо измерить скорость. При помощи расходомера 7 измеряют расход воздуха в трубе.
Порядок выполнения работы
1. Включить установку.
2. Установить отверстие 5 на обрезе трубы.
3. Перемещать трубку полного давления 2 через каждые 10 мм.
4. Измерять разность давлений по дифференциальному манометру 4.
Журнал работы № 9
| №/№ п/п | Барометрическое давление | Темпе- ратура воздуха | Диаметр трубы | Текущий диаметр | Показания дифферен- циального манометра | Плотность воздуха | Расход воздуха | Опытное значение скорости | Расчетное значение скорости |
| Размер- ность | P, Н/м2 | T, оК | do, м | d, м | Dh, м | r, кг/м3 | Q, м3/с | U, м/с | Uр, м/с |
Обработка опытных данных
1. Вычислить плотность воздуха при условиях проведения опытов:
r0 – плотность воздуха при нормальных условиях;
В0=101400 н/м2; Т0=203 0К; r0 = 1,2 кг/м3; где В – барометрическое давление при проведении опытов;
Т – температура воздуха, 0К.
2. Рассчитать скорость в точках замера:
3. Рассчитать распределение скоростей по сечению трубы по формулам:
Если поперечные размеры потока невелики jг << jж, где jж – удельный вес жидкости дифференциального манометра, тогда величиной Zjг можно пренебречь:
Пользуясь дифференциальным манометром, можно записать равенство:
rг – плотность жидкости, протекающей по трубе.
Рис. 16. Схема установки для построения поля скоростей: 1-труба; 2-трубка полного давления; 3-трубка статического давления; 4-дифференциальный манометр; 5-отверстие трубки статического давления; 6-вентилятор; 7-расходометр; 8-шибер.
Вентилятор 6 засасывает воздух и нагнетает его в трубу I. Трубка полного давления 2 имеет отверстие 5, расположенное нормально к воздушному потоку и метки.
Umax – измеренная скорость на оси трубы; d0 – диаметр трубы; d – текущий диаметр;
Q – расход воздуха; Ucр – средняя скорость в трубе; m0 – коэффициент динамической вязкости при 00: m0 = 1,72×10-5 кг/м×с; a = I/273; C = 112, T- температура 0К.
 |
Рис.17. Распределение скоростей по сечению круглой трубы
Контрольные вопросы
- Профиль скорости, равномерный и неравномерный.
- Полное давление, статическое давление, скоростное давление, соотношения между ними, способы измерения.
- Датчики давлений.
- Способ ориентации датчиков давлений в потоке.
- Как учитываются метеоусловия эксперимента?
- Расчет скорости по результатам измерений.
- Как рассчитывается теоретический профиль скорости?
Лабораторная работа №10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ (КОЭФФИЦИЕНТА ДАРСИ) ТРУБОПРОВОДА
Цель работы: Построить график зависимости l = f(Re), определить Кэ, сопоставив полученное значение с данными таблицы.
Основные положения
При движении жидкости в напорном цилиндрическом трубопроводе потери напора по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
,
где l - коэффициент гидравлического трения, или коэффициент Дарси, l – длина трубопровода, d – диаметр трубопровода; U – средняя скорость потока.
 |
При ламинарном режиме движения жидкости шероховатость стенки не влияет на сопротивление движения жидкости и l = f(Re). Коэффициент Дарси l определяется по формуле Пуазейля:
При турбулентном режиме коэффициент Дарси можно, например, определить по формуле А.Д. Альтмуля, которая практически справедлива для всех трех зон: гидравлически гладких труб, переходной, квадратичной:
 |
Kэ – эквивалентная шероховатость.
Значения эквивалентной абсолютной шероховатости Kэ для
труб
| Материал и вид трубы | Состояние трубы | Kэ (мм) |
| Бесшовные стальные | Новые и чистые. После длительной эксплуатации | 0,014 0,2 |
| Сварные стальные | С незначительной коррозией Умеренно заржавленные Старые заржавленные Сильно заржавленные или с небольшими отложениями | 0,15 0,6 1,0 3,0 |
Рис. 18. Схема установки для определения коэффициента Дарси: 1 – вентиль подачи воды; 2 – напорный бак; 3 – водомерное стекло; 4 – вентиль подачи воды; 5 – труба постоянного диаметра; 6 – пьезометры; 7 – регулировочный вентиль; 8 – мерный бак.
При открытых вентилях 1 и 4 напорный бак 2 наполняется и жидкость, благодаря трубе холостого сброса, устанавливается на одном уровне, на что указывает уровень жидкости в водомерном стекле 3. Наклонная труба 5
диаметром 15 мм и длиной 5 м соединена с пьезометрами 6. Расход жидкости в трубе регулируется вентилем 7, а измеряют его мерным баком 8 с треугольным водосливом.