Побудова пьезометрической і напірної ліній для трубопроводу змінного перерізу

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Построеніепьезометріческойі напірної ліній для трубопроводу змінного перерізу

Мета роботи: ознайомитися з пристроєм дослідної установки, побудувати по досвідченим даним напірну і пьезометрические лінії для трубопроводу змінного перерізу.

При сталому перебігу в'язкої нестисливої ​​рідини в полі сил тяжіння рівняння Бернуллі, що виражає закон збереження механічної енергії потоку на ділянці між двома перетинами 1 і 2, має вигляд

Бернуллі п'єзометричний трубопровід

де - середня швидкість течії рідини в живому перетині потоку;

- коефіцієнт кінетичної енергії (коефіцієнт Коріоліса), що враховує нерівномірність розподілу швидкості в живому перетині потоку. При ламінарному режимі руху = 2; при розвиненому турбулентному режимі = 1,05 1,1. Для більшості технічних завдань зазвичай приймається = 1;

- тиск в центрі ваги розглядуваного перерізу потоку;

- втрата повного напору на подолання опорів на шляху між розглянутими перерізами 1 і 2 (рис. 1.1).

z - геометрична висота (напір) визначає висоту положення центра ваги живого перетину потоку над довільній горизонтальною площиною порівняння 0-0, характеризує питому (одиниці ваги рідини) енергію положення в поле сил тяжіння.

P / - пьезометрические висота (напір) відповідає гідростатичному тиску в даній точці потоку. Для вимірювання цього напору застосовуються п'єзометри (прямі тонкостінні трубки), в яких рідина піднімається на певну висоту. П'єзометричний натиск характеризує питому потенційну енергію тиску в даному перетині потоку.

Сума z + p / називається статичним напором.

- швидкісна висота (напір) визначає питому кінетичну енергію рідини в даному перетині потоку.

Для вимірювання суми напорів застосовується трубка Піто, носик якої загнутий назустріч потоку (рис. 1.1). Рівень рідини в цій трубці вище, ніж в пьезометр, тому що кінетична енергія руху рідини у носика трубки перетвориться в потенційну енергію додаткового стовпа висотою.

Графічна ілюстрація рівняння Бернуллі

I - пьезометрические лінія; II - лінія повного напору

Величина являє собою повну механічну енергію одиниці ваги рідини в даному перетині потоку і називається повним або гідродинамічним напором.

У цьому рівнянні кожен з членів має лінійну розмірність.

Лінія, проведена через кінці відрізків, що виражають повну питому енергію. називається напірної лінією. а лінія, проведена через кінці відрізків, що виражають питому потенційну енергію, називається пьезометрической лінією.

Опис дослідної установки

Дослідна установка складається з резервуара 12. заповненого водою, відцентрового насоса 13 з електродвигуном, витратомірного пристрої (лічильника рідини) 11. всмоктуючого 3 і напірного трубопроводів 4.

Напорная труба 4 після вентиля 8 переходить в трубопровід змінного перерізу 5. на характерних ділянках якого встановлені п'єзометри 1. зливний трубопровід з вентилем 6. Вакуумметр 9 і манометр 10 служать для вимірювання тиску відповідно на вході і на виході з насоса. Регулятор потоку 11 служить для вимірювання кількості рідини, що проходить через поперечний переріз трубопроводу.

Вентиль 6 перекриває подачу рідини на сливі трубопроводу 5 змінного перерізу. Вентиль 7 призначений для регулювання витрати рідини. Вентиль 8 перекриває подачу рідини в трубопровід змінного перерізу.

Схема дослідної установки

У даній роботі для вимірювання тиску служать вакуумметр 9. манометр 10 і п'єзометри 1. П'єзометри 1 повідомляються верхнім кінцем з атмосферою, а нижнім кінцем - з трубопроводом змінного перерізу 5. П'єзометри служать для визначення надлишкового тиску в трубопроводі змінного перерізу 5. вакуумметр - у всмоктуючому трубопроводі 3. манометр - в напірному трубопроводі 4.

Порядок проведення роботи

1) Зняти ескіз (малюнок) трубопроводу змінного перерізу із зазначенням геометричних розмірів (діаметри перетинів і відстані між ними), а також нумерації пьезометров (перетинів).

2) Перевірити правильність показань пьезометров. При відсутності в них повітря рівень води повинен бути на однаковій позначці.

3) Включити в роботу насос, що подає воду з водозбірного бака в систему. Після заповнення системи водою вентилем (8) задати певний витрата води в трубопроводі (5). У разі витіснення води з трубок зменшити витрату води вентилем (8).

4) Визначити величину витрат Q за допомогою лічильника (11) і секундоміра.

5) Виміряти рівні води в п'єзометрах (статичні напори)

Обробка результатів вимірювань

Обчислити витрата рідини за формулою

__________, см 3 / c

де V - об'єм рідини пройшов через лічильник, см 3;

Обчислити для кожного поперечного перерізу площа за формулою

_____________________, см 2

де d - внутрішній діаметр перетину.

Обчислити для кожного перетину значення середньої швидкості за формулою

Обчислити для кожного перетину значення швидкісного напору

де g - прискорення вільного падіння, g = 981 см / c 2;

Виміряти геометричний напір z = _________ см.

Визначити для кожного перетину статичний напір

Визначити для кожного перетину величину гідродинамічного напору, підсумовуючи статичний і швидкісний напір

Визначити втрати повного напору між перетинами (1-е перетин не входить в розрахунок)

Результати вимірювань і обчислень заносяться в таблицю.

Результати вимірювань і обчислень