Определяне на еквивалентната грапавост на тръбопровода
Цел: Да се определи експериментално еквивалентната грапавост на тръбата.
При шофиране реална загуба на течности енергийния поток възниква в резултат на преодоляване на силите на триене на течност вътре в стената на тръбата. загуба на енергия (налягане) се определя от уравнението на Бернули
h1-2 = H1 - Н2 = Z1 - Z2 + + (4.1)
Определяне на специфичен изразходваната енергия за преодоляване на силите на триене - един от най-важните хидравлични проблеми. От загуба на главата зависи помпи подбор марка, тръбопроводи и тежестта на производителността т. Г. спад на налягането не може да се определи директно от уравнението на Бернули, тъй като не всички компоненти в дясната страна на уравнение (4.1) са известни.
Следователно, те са добавяне на загубите в дължина хл и загубата на местно HM резистентност;
загуба на налягане по дължината се определя от Darcy - Weisbach
където - коефициентът на хидравличното съпротивление;
L и D - дължина и диаметър, съответно на тръбопровода, m;
w - средна скорост на течността, м / сек.
хидравличен коефициент резистентност л - зависи от вискозитета на м. и г течност плътност диаметър г. грапавост тръбопровод стени D, W и средна скорост течност.
където - броят на Рейнолдс;
Коефициентът на хидравлично съпротивление на разпределението на скоростта по радиуса на съотношението на тръбата
където wzh - динамична скорост.
За ламинарен поток с коефициент съпротивление на потока параболичен профил скорост
За изчисляване на формули по турбулентен поток се дължи на сложността на явленията, за да се приемат допълнителни хипотези. В най-общ хипотезата Prandtl турбулентен поток се разделя на сърцевината и вискозен ламинарен подслой (модел двуслойна поток, Фигура 4.1).
сърцевина градиент скоростта на потока е много малък и цялото се движи поток със скорост близо до средната стойност. градиенти ламинарния подслой скорост са големи, и профила е параболичен скорост, т.е. Тя отговаря на скоростта профил за условия за ламинарен поток.
г Дебелината на ламинарен вискозно подслой зависи от броя на Рейнолдс. при
сърцевина на потоци; B- ламинарен подслой
Фиг. 4.1. Структурата на турбулентен поток
относително ниски скорости (малък брой Re) ламинарен подслой напълно обхваща всички стени на грапавост издатини (фигура 4.2, а), в резултат на влиянието на грапавост на загубата и, следователно, на коефициента на хидравличното съпротивление е пренебрежимо малки. Тази зона се нарича зона турбулентен режим хидравлично гладки тръби.
Фигура 4.2 - Схема ламинарен подслой
С увеличаване на броя Re ламинарен дебелина подслой се намалява и влиянието на грапавостта на увеличението на загуба на налягане. В тази зона (зона на смесено триене) л зависи от Re и
На много високо Re ламинарен подслой стане пренебрежимо малък и ядрото на потока обхваща почти всички прогнози грапавина. В тази зона (зона квадратичен резистентност) л зависи само от неравностите.
на смесен триене зона е отделена от зоната хидравлично гладък тръби крива Re = 10. и областта на квадратното кривата soprotivleniya- Re = 500.
Многобройни опити са установили, че L зависи не само от средната височина на грапавостта, но също така и от формата и характера на тяхното разположение върху повърхността на тръба. Ето защо, ние се въведе понятието еквивалент хидравличната грапавина (ке), която се определя като височината на издатините не е вярно, и сляпо униформа гранулиран грапавина, в който истински канал под същите условия на потока, загуби спадане на налягането са равни.
Графика на коефициент на хидравлично съпротивление на броя на Рейнолдс и относителната грапавостта е показано на фиг. 4.3.
I- зона хидравлично гладки тръби; II- преходна зона;
III - зона квадратичен резистентност
Фиг. 4.3 - Зависимост коефициент хидравлично съпротивление
числото на Рейнолдс и относителна грапавост
Основната формула за изчисление за определяне на полуемпирични формула л АД Altshul, валиден за всички от зоната на турбулентен поток:
които най-малък брой Рейнолдс отива формула Blasius за площ хидравлично гладка тръба:
докато при високи числа на Рейнолдс в Shifrinsona квадратичен формула за зоната на резистентност:
Също известен формула N.C. Френкел
определяне схема, показана на фиг. 4.4. Тръбопроводът 1 водата се подава в измервателната резервоара 5. В началото и в края на участъка инсталирани пиезометри 2 и 3, с което загубата на налягане се определя върху площ от 1-2. Консумация на вода варира кран 4. За работата е също толкова необходимо да има хронометър и термометър.
Фиг. 4.4 - схема за монтаж
Текущата работа.
Напълнете налягане резервоар за вода в резервоара и се поддържа постоянно ниво на течността. Премахване на въздушните мехурчета от тръби и пиезометри крана 4 до определен минимален разход на вода.
Най-малко три пъти, за да вземе отчитане пиезометри Н1 и Н2 и да се определи обемът на времето т запълване измерване резервоар 5 0.0064 m 3. Данните, записани в Таблица 4.1
Повторете експеримента, намаляване на потока вода през тръбопровода, така че загубата на налягане се променя от около 5 ... 10 мм.
Измерва температурата на водата.
Обработка на резултатите от измерването
Чрез разлика пиезометри четения определят загубата на главата хектолитра. време т запълване измерване резервоар и изчисляване на скоростта на водния поток (обемен метод)
Като определи скоростта на потока и диаметър на тръбата, ние откриваме, средна скорост на потока:
Планирана (Приложение А), определяне на коефициента на кинематична
вискозитетът на вода. Изчислява се броят на Рейнолдс:
Таблица 4.1 - Резултати от измерването
Re от известните и л. Използване на фиг. 4.3, намери относителната гладкостта на D /.
От известно г / г и се определя еквивалентен грапавост на тръбата. Ако получената стойност L са почти идентични, може да се определи с формулата Shifrisona (4.8).
Изчисленията използват осреднени данни за всеки опит.
1. Как разбирате абсолютно равностойна грапавостта?
2. От какви параметри зависи л в ламинарен и турбулентен поток режими.
3. На какво се дължи на наличието на зони на турбулентен поток?
4. Посочете границите на тези зони.
5. Дайте едно уравнение за определяне л в различни зони.
6. В този случай, загубите на налягане, равно на хидравличната глава разлика?
Lab № 5.
Определяне на коефициента на скорост, и устойчивост на компресиране по време на течаща течност през отворите и дюзите.
Цел с работата експериментално определяне на съотношенията на скоростта и устойчивостта на компресиране по време на течаща течност през отворите и дюзите.
Теоретична информация, посочена в лабораторията №1 «Изтичане на течности през отворите и дюзите."
определяне схема, показана на фиг. 5.1. Експерименталният Апаратът се състои от резервоар под налягане 1 с дупки и дюзи. Помпа 7, вода се подава в резервоара 1, при което чрез преливане 2 поддържа постоянно ниво на течността. За измерване нивото на течността за измерване на координатите х и у ос точки струя протича към резервоара е свързана с хоризонтална линия 3 чрез преместване това вертикално линийка 4. Излизане от отвора на дюзата или струя заустват в измерване на танка 6.
Фиг. 5.1 - Схемата на инсталацията.
Текущата работа
С помощта на помпата 7 и преливане 2 се поддържа на постоянно ниво резервоар глава вода за бутане произволно разстояние х вертикалната линия 4 се измерва чрез разстоянието от оста на дюзата на струя ос. х Количеството следва да не повече от 50 см, в противен случай се отразява на въздушно съпротивление на струя траектория.
Всички данни, записани в Таблица 5.1.
Обработка на резултатите от експерименти
Смята се, че всяка частица на струята след напускане на отвора като свободно движеща се точка материал от гравитацията. Ние считаме, неговата скорост на уравнения за движение
;
Ние определяме съотношението скорост:
Тъй като турбулентен струя разпределение неравномерно скорост над съотношението на напречното сечение е около 1,1 ... 1,2, като. коефициента на съпротивление са отвори или дюзи:
Знаейки фактор скорост и използване на лабораторни данни №1, намери степента на сгъстяване на струята:
Таблица 5.1 - Резултати от измерванията и изчисленията