Обработка опытных данных

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

 

1. Теоретическая основа эксперимента.
2. Теория ламинарного режима движения, определение числа Рейнольдса.
3. Коэффициенты вязкости, размерность, соотношение между ними.
4. 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 j_г << j_ж, где j_ж – удельный вес жидкости дифференциального манометра, тогда величиной Z_jг можно пренебречь:

Пользуясь дифференциальным манометром, можно записать равенство:

 

r_г – 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.

U_max – измеренная скорость на оси трубы; d₀ – диаметр трубы; d – текущий диаметр;

Q – расход воздуха; U_cр – 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

1. Профиль скорости, равномерный и неравномерный.
2. Полное давление, статическое давление, скоростное давление, соотношения между ними, способы измерения.
3. Датчики давлений.
4. Способ ориентации датчиков давлений в потоке.
5. Как учитываются метеоусловия эксперимента?
6. Расчет скорости по результатам измерений.
7. Как рассчитывается теоретический профиль скорости?

 

Лабораторная работа №10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ (КОЭФФИЦИЕНТА ДАРСИ) ТРУБОПРОВОДА

Цель работы: Построить график зависимости l = f(Re), определить К_э, 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:

K_э – эквивалентная шероховатость.

 

Значения эквивалентной абсолютной шероховатости K_э 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.