Гидравлика
Методические указания
К лабораторным работам по гидравлике (механике жидкости и газов)
Петрозаводск
Издательство ПетрГУ
Рассмотрены и утверждены к печати на заседании кафедры
тяговых машин «__» апреля 2009 года
Печатаются по решению редакционно-издательского совета
Петрозаводского государственного университета
Составители
Доцент к.т.н. С.В. Беляев
Ст. преподаватель В.К. Соловьёв
© Беляев С.В., сост., 2009
© Петрозаводский
государственный
университет, 20 09
Введение
Данные методические указания разработаны на основании Руководства к использованию в учебном процессе лабораторного стенда «Стенд гидравлический Гидродинамика ГД».
Прежде чем приступить к выполнению конкретных работ, студентам необходимо изучить схемы и конструкцию стенда, уяснить назначение и работу гидроаппаратуры и модулей стенда.
При выполнении конкретной лабораторной работы студент должен знать теоретический материал по данной теме. Уяснить: цель и содержание работы, порядок проведения работы, формулы для обработки опытных данных, и лишь потом приступить к определению опытных параметров на стенде.
Для защиты лабораторной работы студент должен изучить ответы на контрольные вопросы, приведённые в конце каждой лабораторной работы.
Назначение
Стенд гидравлический «Гидродинамика ГД» (далее – стенд) предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Механика жидкости и газа» в системе высшего и среднего профессионального образования.
Стенд обеспечивает возможность наглядной демонстрации гидродинамических явлений, измерения гидродинамических параметров и знакомства с методами и средствами измерения этих параметров.
Стенд эксплуатируется в помещении при температуре + 10°С до + 35°С, относительной влажности воздуха до 80% при температуре +25° С.
Основные технические данные
| 2.1 | Максимальный расход жидкости, м³/ч, не менее | 3,2 |
| 2.2. | Максимальный напор жидкости, создаваемый насосом ТОР-3, м, не более, (справ.) | 10,5 |
| 2.3 | Максимальный напор жидкости, создаваемый погружённой помпой, м, не более, (справ.) | 0,8 |
| 2.4 | Вместимость питающего бака, л, не менее | |
| 2.5 | Габаритные размеры стенда, мм, не более:
| |
| 2.6 | Высота стенда со штативом, мм, более | |
| 2.7 | Длина рабочей части модулей, мм, не более | |
| 2.8 | Внутренний диаметр диафрагмы, мм | |
| 2.9 | Внутренний диаметр трубы напорной магистрали, мм | |
| 2.10 | Внутренние диаметры проточных частей модулей, мм | 16; 21 |
| 2.11 | Пределы измерения по шкале пьезометров, мм | От 0 до 600 |
| 2.12 | Цена деления шкалы пьезометров, мм | 2 ± 0,4 |
| 2.13 | Масса стенда, кг, не более | |
| 2.14 | Количество модулей, шт. | |
| 2.15 | Электропитание стенда от сети переменного тока напряжением, В частотой, Гц | 220 ± 22 50 ± 0,4 |
| 2.16 | Потребляемая мощность при номинальном напряжении питания, В·А, не более |
Устройство и принцип работы стенда.
Внешний вид стенда представлен на рисунке 1.
Схема гидравлического стенда представлена на рисунке 2.
Стенд выполнен в напольном исполнении.
В состав стенда входят:
§ Стол (1);
§ Щит пьезометров (2);
§ Впускной коллектор (3);
§ Ротаметры (4);
§ Напорная магистраль (5) с встроенной диафрагмой (6);
§ Бак (7) с насосом (7) и помпой (9);
§ Делительная воронка (10);
§ Комплект исследуемых модулей М1-М4.
Стол (1) представляет собой сварную раму, на которой закреплена столешница. К боковым сторонам рамы привёрнуты опорные стройки (11) со стяжкой (12), которые снимаются при транспортировании.
На поверхности стола (1) закреплены два ротаметра (4) Р1 и Р2, верхние фланцы которых с помощью трубопроводов подведены к напорной магистрали (5). Нижние фланцы ротаметров (4) через трубопроводную арматуру (вентили В1 и В2) соединены с насосом (8) Н1.
В напорную магистраль (5) вмонтирована мерная диафрагма (6), контрольные точки которой с помощью гибких трубок соединены с пьезометрическими трубками щита пьезометров (2).
Напорная магистраль (9) подведена к коллектору (3).
Щит пьезометров (2) установлен вертикально на задних стойках стола (1).
На щите пьезометров (2) расположены панель управления (13), четыре группы пьезометров (14-17), штатив с делительной воронкой (10) и панель для информации (18). На панели управления (13) размещены клавиши для включения сети, насоса Н1 и помпы Н2.
Каждая из четырёх групп пьезометров 14-17 состоит из прозрачных пьезометрических трубок, верхние концы которых объединены между собой общими коллекторами (19). В коллекторах (19) выведены гибкие сливные трубки с зажимам для выравнивания давлений в пьезометрах.
Нижние концы пьезометрических трубок каждой группы пьезометров соединены с соответствующими штуцерами диафрагмы (6) и штуцерами исследуемых модулей М1-М3.
Возле каждой пьезометрической трубки расположены измерительные линейки.
Первая группа пьезометров (14) состоит из двух пьезометрических трубок и соединена с диафрагмой (6), вторая группа (15) – из двух пьезометров соединена с модулем М1, третья группа (16) – из двенадцати пьезометров соединяется с модулем М2, четвёртая группа (17) – из одиннадцати пьезометров соединяется с модулем М3.
Впускной коллектор (3) может комплектоваться одним, двумя либо тремя модулями, из комплекта исследуемых модулей:
- Модуль М1 – «Потери напора по длине в круглой трубе», представляющий собой круглую трубу, по длине которой расположен ряд отверстий, снабжённый штуцерами, для определения давлений в исследуемых сечениях;
- Модуль М2 – «Потери напора на внезапном расширении», представляющий собой круглую трубу с участком местного сопротивления в виде внезапного расширения и имеющую ряд отверстий, снабжённых штуцерами для отбора давлений в исследуемых сечениях;
- Модуль М3 – «Диаграмма Бернулли», представляющая собой круглую трубу с участком «трубы Вентури» и имеющую ряд отверстий, снабжённых штуцерами для отбора давлений в исследуемых точках.
Впускной коллектор (3) жестко закреплён на столешнице. В него вмонтированы три вентиля В8-В10, к которым через резьбовые втулки с помощью накидных гаек подсоединяются исследуемые модули.
Вход модуля (20) (М4- модуль «Режимы сечения») жёстко закреплён на столешнице и подведён гибким шлангом к помпе (9) (Н2).
- Модуль М4 – «Режимы течения» представляет собой круглую трубу с встроенной на входе капиллярной трубкой для подачи подкрашенной жидкости.
Капиллярная трубка модуля М4 через капельницу (21) с вентилем В7 соединена с делительной воронкой (10), в которую заливается подкрашенная жидкость.
Выходы модулей М1-М3 с помощью накидных гаек через резьбовые втулки соединены с выпускными вентилями В3-В6, к которым подведены сливные шланги. Выпускные вентили В3-В5 закреплены на столешнице и имеют возможность легко демонтироваться для быстрой замены исследуемых модулей.
Модули М1-М3 представляют собой прозрачные трубки, выполненные из оргстекла. На входе и выходе каждого модуля установлены резиновые уплотнительные кольца.
Контрольные точки модулей, установленных в коллектор (3), через штуцера соединены гибкими трубками с соответствующими группами пьезометров 15-17 на щите пьезометров (2).
На поверхности стола (1), под модулями помещён поддон, выполненный из стекла.
Подготовка стенда к работе и работа на нём проводится в соответствии с паспортом ГД ПС.
Рисунок 1 «Внешний вид стенда»
Рисунок 2 «Схема гидравлического стенда»
Лабораторная работа № 1
«Диаграмма уравнения Бернулли»
1. Цель и содержание работы.
Работа заключается в построении для трубы Вентури по экспериментальным данным диаграммы уравнения Бернулли, демонстрирующей закон сохранения энергии в потоке вязкой жидкости и представляющей собой графики перераспределения потенциальной и кинетической энергии, а также потерь напора (удельной механической энергии).
2. Порядок выполнения измерений.
Работа проводится на модуле М3. Структурная схема представлена на рисунке 3.
Рис. 3 «Диаграмма Бернулли».
Для выполнения работы необходимо:
· убедиться, что вентили В9 и В10 закрыты, а вентиль В8 открыт;
· включить насос Н1 на панели управления;
· установить необходимый расход воды с помощью вентиля В1 и выходного вентиля В5, не допуская перелива воды через пьезометры;
· достигнув установившегося течения произвести замеры и записать показания ротаметра и всех пьезометров в протокол работы.