Методические указания к лабораторной работе Иллюстрация уравнения Бернулли. Определение местных потерь напора и потерь напора по дли - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Лекция 4 Уравнение Бернулли для жидкости 1 67kb.
Методические указания к лабораторной работе №3 гидродинамика потоков... 1 91.89kb.
Потери напора. Гидравлические сопротивления 1 98.18kb.
Методические указания к лабораторной работе №2 по дисциплине «Сопротивление... 1 162.32kb.
Методические указания к лабораторной работе 1 245.45kb.
Методические указания к лабораторной работе 1 272.65kb.
Методические указания по выполнению курсового проекта 8 Определение... 11 1680.96kb.
Методические указания к лабораторной работе 6 432.33kb.
Методические указания к лабораторной работе №7б для студентов всех... 1 168.6kb.
Методические указания к лабораторной работе Определение точки Кюри... 1 84.76kb.
Методические указания к лабораторной работе определение фокусного... 1 166.15kb.
«Закон Бернулли» 1 37.2kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Методические указания к лабораторной работе Иллюстрация уравнения Бернулли. Определение - страница №1/1



Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования



фимский государственный нефтяной технический университет"

Филиал УГНТУ в г. Салавате

Кафедра "Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки"


СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой ОПНН, доцент Зам. директора по учебной работе,
______________Н.М. Захаров _______________Г.И. Евдакимов

______________________2006 ________________________2006
Методические указания к лабораторной работе
Иллюстрация уравнения Бернулли.

Определение местных потерь напора

и потерь напора по длине

Дисциплина "Процессы и аппараты химической технологии

Ч.1. Гидравлика"


СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛ

инженер по охране труда ассистент кафедры ОПНН
_____________Г.В. Мангуткина ______________М.О. Воробьев

________________________ _______________________

Салават 2006

Изложена физическая сущность построения линий энергии и теория расчета по уравнению Бернулли, определении потерь на местных сопротивлениях и по длине трубопровода. Приведены инструкции по выполнению лабораторной работы по дисциплине “Гидравлика и гидравлические машины”.

Методические указания предназначены для студентов специальности 240801.65 “Машины и аппараты химических производств” всех форм обучения.

© Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салавате 2006.


ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ

Цель работы: Опытное подтверждение уравнения Д. Бернулли, т.е. понижения механической энергии по течению и перехода потенциальной энергии в кинетическую и обратно (связи давления со скоростью).


1 Общие сведения
Уравнение Д. Бернулли выражает закон сохранения энергии и для двух сечений потока реальной жидкости в упрощенном виде записывается так:

Р1/(g) + V12/(2g) = P2/(g) + V22/(2g) + hТР,

где Р – давление;

V – средняя скорость потока в сечении;

 - плотность жидкости;

g - ускорение свободного падения;

hТР - суммарные потери напора на преодоление гидравлических сил трения между сечениями 1-1 и 2-2; индексы «1» и «2» указывают номер сечения, к которому относится величина.

Слагаемые уравнения выражают энергии, приходящиеся на единицу веса (силы тяжести) жидкости, которые в гидравлике принято называть напорами: Р/(g)=Нп - пьезометрический напор (потенциальная энергия), V2/(2g)=Нк - скоростной напор (кинетическая энергия), Р/(g) + V2/(2g) = H - полный напор (полная механическая энергия жидкости), hТР - потери напора (механической энергии за счет ее преобразования в тепловую энергию). Такие энергии измеряются в единицах длины, т.к. Дж/Н = Нм/Н = м.

Из уравнения следует, что в случае отсутствия теплообмена потока с внешней средой полная удельная энергия (включая тепловую) неизменна вдоль потока, и поэтому изменение одного вида энергии приводит к противоположному по знаку изменению другого. Таков энергетический смысл уравнения Бернулли. Например, при расширении потока скорость V и, следовательно, кинетическая энергия V2/(2g) уменьшаются, что в силу сохранения баланса вызывает увеличение потенциальной энергии Р/(g). Другими словами, понижение скорости потока V по течению приводит к возрастанию давления Р, и наоборот.
2 Описание устройства для иллюстрации уравнения Бернулли
Устройство содержит баки 1 и 2, сообщаемые через опытные каналы переменного 3 и постоянного 4 сечений (рисунок 1). Каналы соединены между собой равномерно расположенными пьезометрами I-V, служащими для измерения пьезометрических напоров в характерных сечениях. Устройство заполнено подкрашенной водой. В одном из баков предусмотрена шкала 5 для измерения уровня воды.

При перевертывании устройства благодаря постоянству напора истечения НО во времени, обеспечивается установившееся движение воды в нижнем канале. Другой канал в это время пропускает воздух, вытесняемый жидкостью из нижнего бака в верхний.




A

l

I II III IV V

1, 2 – баки; 3, 4 – опытные каналы переменного и постоянного сечения;


5 – уровнемерная шкала; I-V – пьезометры

Рисунок 1 - Схема устройства для иллюстрации уравнения Бернулли




3 Порядок выполнения работы
1 При заполненном водой баке 2 (рисунок 1) перевернуть устройство для получения течения в канале переменного сечения 3.

  1. Снять показания пьезометров HП=Р/(g) по нижним частям менисков воды в них.

  2. Измерить время t перемещения уровня в баке на произвольно
    заданную величину S.

  3. По размерам А и В поперечного сечения бака, перемещению уровня S и времени t определить расход Q воды в канале, а затем скоростные НК и полные Н напоры в сечениях канала по порядку, указанному в таблице 1.

  4. Вычертить в масштабе канал с пьезометрами (рисунок 2). Соединив уровни жидкости в пьезометрах и центром выходного сечения VI, получить пьезометрическую линию 1, показывающую изменение потенциальной энергии (давления) вдоль потока. Для получения напорной линии 2 (линии полной механической энергии) отложить от оси канала полные напоры Н и соединить полученные точки.

  5. Проанализировать изменение полной механической Н, потенциальной Р/(g) и кинетической V2/(2g) энергий жидкости вдоль потока; выяснить соответствие этих изменений уравнению Бернулли.

Таблица 1 – Обработка результатов опытов

№ п/п

Наименование величин

Обозначения, формулы

Сечения канала

I

II

III

IV

V

VI

1

Площадь сечения канала, см





















2

Средняя скорость, см/с

V = Q/



















3

Пьезометрический напор, см

НП=Р/(g)



















4

Скоростной напор, см

НК=V2/(2g)



















5

Полный напор, см

H= P/(g) + V2/(2g)



















А =... см; В =... см; S =... см; t =... с; Q = ABS / t =... см3


I

II

III

IV

V


1, 2 - пьезометрическая и напорная линии; Н1, Н2 - полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; hТР, hд1, hд2, hВС, hР, hС - потери напора: суммарные, по длине на 1ом и 2ом участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужения.


Рисунок 2 - Иллюстрация уравнения Бернулли

Контрольные вопросы

1 Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости.

2 Работа насадок.

3 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

4 Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.

5 Затопленное отверстие.

6 Основное уравнение равномерного движения.

7 Уравнение неразрывности потока в дифференциальной форме.

8 Местные сопротивления при внезапном расширении потока.

9 Уклоны гидравлический и пьезометрический.

10 Трубка Пито и водомер Вентури.

11 Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.

12 Распределение скоростей по сечению в ламинарном и турбулентном потоке в круглой трубе.

13 Незатопленные отверстия.

14 Сопротивление по длине и местные сопротивления. Коэффициент местных сопротивлений.

15 Истечение жидкости из отверстий при переменном напоре. Определение времени опорожнения резервуара.

16 Уравнение Бернулли для элементарной струи жидкости.

17 Трубопроводы, назначения и классификация.



Правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы
1 К работе допускаются лица, ознакомившиеся с техникой безопасности в лаборатории.

2 Студент допускается к работе на лабораторной установке только после изучения методики проведения опыта.

3 Так как установка имеет легко бьющиеся части, то не допускать падения установки, резких ударов и прочих воздействий, могущих привести к разрушению.


список использованных источников

1 Башта Т.М., Руднев С.С. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М. Машиностроение . 1982. – 424с.

2 Чугаев Р.Р. Гидравлика. – М. Энергия. 1975. – 599 с.

3 Руднев С. С. Подвидз Л.Г. Лабораторный курс по гидравлике насосов и гидропередач. – М. Машиностроение. 1974. – 415 с.


ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТНЫХ ПОТЕРЬ НАПОРА

Цель работы: Определение опытным путем потерь напора на преодоление местных сопротивлений и сравнение их с рассчитанными по инженерным формулам.


1 Общие сведения
Местные потери напора (энергии) жидкости возникают на коротких участках трубопровода c препятствиями для потока, называемыми местными сопротивлениями (внезапное расширение и сужение труб, вентили, задвижки, клапаны, колена). В таких местах образуются циркуляционные зоны, на вращение жидкости в которых затрачивается часть механической энергии потока, называемая местными потерями напора. Величина местных потерь напора экспериментально определяется разностью полных напоров жидкости до и после местного сопротивления.

В инженерных расчетах для определения местных потерь напора используется формула hМ =  V2/(2g), где  - коэффициент местного сопротивления ( выбирается по справочнику); V – средняя скорость потока за местным сопротивлением.


2 Порядок выполнения работы
1 Перенести из таблицы 1 лабораторной работы “Иллюстрация уравнения Бернулли” значения площадей сечений и скоростей в таблицу 1.

2 Определить опытные значения местных потерь hM (hBC, hP) из графика (рисунок 2 лабораторной работы “Иллюстрация уравнения Бернулли”).



  1. Найти расчетные значения местных потерь, сравнить их с опытными и объяснить расхождения.

Таблица 1 – Вычисления местных потерь напора



п/п


Наименования величин

Обозначения, формулы

Вид сопротивления

сужение

расширение

1(II)

2(III)

1(IV)

2(V)

1

Площади сечений, см2















2

Средние скорости за сопротивлением, см/с

V2













3

Опытные значения местных потерь, см

hМ (hВС, hр)













4

Коэффициенты местных сопротивлений

ВС=0.5(1-2/1)













ВР=(2/1 – 1)2













5

Расчетные значения местных потерь, см

hM =  V22/(2g)













Примечание: ВС, ВР - коэффициенты для внезапных сужения и расширения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА ПО ДЛИНЕ
Цель работы: Освоение экспериментального и расчетного способов определения потерь напора на трение по длине.
1 Общие сведения
Потери напора по длине вызваны тормозящим действием стенок, приводящим к вязкостному трению частиц и струек жидкости друг о друга вдоль трубопровода. Они определяются по формуле:

h =  (l / d) V2/(2g),

где  - коэффициент гидравлического трения;

l, d – соответственно длина и внутренний диаметр трубы (канала);

V – средняя скорость.

В опытах потери напора по длине определяются разностью показаний пьезометров, установленных на концах опытного участка канала, т.к. скоростной напор не изменяется по пути.


2 Порядок выполнения работы
1 При заполненном водой баке 1 поставить устройство для иллюстрации уравнения Бернулли на стол баком 2 (рисунок 1 лабораторной работы “Иллюстрация уравнения Бернулли”).

  1. Снять показания пьезометров I-V, измерить время t изменения уровня в баке на произвольно заданную величину S и температуру Т в помещении.

  2. Построить по показаниям пьезометров пьезометрическую линию. На этой линии выделить участок с постоянным уклоном (обычно участок III-V), соответствующий равномерному течению. Определить его длину l и опытное значение потерь h по показаниям крайних пьезометров на нем (рисунок 1 лабораторной работы “Иллюстрация уравнения Бернулли”).

  3. Найти число Рейнольдса и расчетное значение потерь напора h* по порядку, указанному в таблице 1, и относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь напора. Объяснить это расхождение.

Таблица 1 – Результаты опыта



№ п/п

Наименование
величин

Обозначения, формулы

Значения величин

1

2

3

4

1

Показания пьезометров, см

Р1/(g),..., Р5/(g)




2

Длина участка с равномерным движением, см

l



Продолжение таблицы



1

2

3

4

3

Опытное значение потерь напора по длине, см

h = P3/(g) - P5/(g)




4

Кинематический коэффициент вязкости воды, см2/c

 = 17.9/(1000+34Т+0.22Т2)




5

Число Рейнольдса

Rе = Vd/




6

Коэффициент трения при

Re 2300

2300  Re  10d/

Re  10d/

 = 64/Re

 = 0.316/Re0.25

 = 0.11(68/Re+/d)0.25






7

Расчетное значение потерь напора по длине, см

h* = (l/d) V2/(2g)




8

Относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь

h = (h - h*)/h




d =... ; =... см2; А =... см; В =... см; Т =... оС; S =... cм; t =... c; Q = ABS/t =... см3/с; V = Q/ =... cм/с.

Примечание. Абсолютную шероховатость стенок канала принять равной

 = 0.001 мм.

Контрольные вопросы

1 Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости.

2 Работа насадок.

3 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

4 Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.

5 Затопленное отверстие.

6 Основное уравнение равномерного движения.

7 Уравнение неразрывности потока в дифференциальной форме.

8 Местные сопротивления при внезапном расширении потока.

9 Уклоны гидравлический и пьезометрический.

10 Трубка Пито и водомер Вентури.

11 Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.

12 Распределение скоростей по сечению в ламинарном и турбулентном потоке в круглой трубе.

13 Незатопленные отверстия.

14 Сопротивление по длине и местные сопротивления. Коэффициент местных сопротивлений.

15 Истечение жидкости из отверстий при переменном напоре. Определение времени опорожнения резервуара.

16 Уравнение Бернулли для элементарной струи жидкости.

17 Трубопроводы, назначения и классификация.


Правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы
1 К работе допускаются лица, ознакомившиеся с техникой безопасности в лаборатории.

2 Студент допускается к работе на лабораторной установке только после изучения методики проведения опыта.

3 Так как установка имеет легко бьющиеся части, то не допускать падения установки, резких ударов и прочих воздействий, могущих привести к разрушению.


Список использованных источников

1 Башта Т.М., Руднев С.С. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М. Машиностроение . 1982. – 424с.

2 Чугаев Р.Р. Гидравлика. – М. Энергия. 1975. – 599 с.

3 Руднев С. С. Подвидз Л.Г. Лабораторный курс по гидравлике насосов и гидропередач. – М. Машиностроение. 1974. – 415 с.









Это мое мнение, и я его разделяю. Анри Монье
ещё >>