Содержание лабораторной работы

 

Экспериментальным путём получить напорную и пьезометрическую линии для потока жидкости в трубе переменного диаметра, расположенной горизонтально. Труба имеет контрольные сечения, к которым подключены пьезометры. Нумеруются сечения по ходу движения жидкости i =1,2,…10. Совместив плоскость сравнения с продольной осью трубы, принимаем . Расход жидкости в трубе Q=const. Режим течения – турбулентный, .

В ходе эксперимента величины измеряются пьезометрами, скоростные напоры вычисляются по результатам косвенного измерения расхода в трубе, а потери полного напора оцениваются разностью между полными напорами в первом и последующих контрольных сечениях трубы.

Используя напорную и пьезометрическую линии, необходимо проанализировать характер изменения полного напора, а также соотношения пьезометрических и скоростных напоров в сечениях трубы, пояснить, как эти соотношения меняются от сечения к сечению, и почему эти изменения происходят.

 

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
УЧЕБНОЙ УСТАНОВКИ

4.1. Устройство установки (рис.3).

Установка состоит из трубы 2 переменного сечения (рис.4), к которой присоединены десять пьезометров П1-П10, и ротаметр РТ1. Труба 2 переменного сечения изготовлена с плавными переходами от одного сечения к другому.

Рис. 3. Гидравлическая схема учебной установки «Гидродинамика ГД-09»

 

Рис. 4. Разрез трубы переменного сечения

 

Труба 2 переменного сечения одним концом присоединена через вентиль ВН1 к напорному баку Б1 системы оборотного водоснабжения лаборатории. Другой конец трубы 2 присоединен через ротаметр РТ1, вентиль ВН2 и трубу 6 к сливному баку Б2 системы оборотного водоснабжения лаборатории. Перед вентилем ВН1 установлен биметаллический термометр Т.

Верхние концы пьезометров присоединены к воздушному коллектору 7, который через трубу 8 и вентиль ВН4 соединен с атмосферой. В верхней точке установки в месте соединения труб 4 и 5 подключены вентили ВН5 и ВН3 с водомерной трубкой ВТ1.

Ротаметр – прибор для измерения расхода. Принцип устройства ротаметра изображен на рис.5. Корпус прибора выполнен в виде стеклянной трубки 1, расширяющейся кверху (угол конусности от 5 до 35°). Внутри трубки помещается поплавок (ротор) 2. Протекающая через жидкость воздействует на поплавок 2 некоторой силой P. Если эта сила превышает силу тяжести G поплавка, то он всплывает, увеличивая площадь щели для протекания жидкости. При этом сила, действующая на поплавок со стороны омывающей его жидкости, уменьшается. В случае равенства гидромеханической силы P и силы тяжести G поплавка последний зависает. На внешней поверхности стеклянной трубки 1 наносится безразмерная шкала. По тарировочному графику (рис.7) отсчет в относительных единицах пересчитывается в расход в см³/с.

Рис. 5. Устройство ротаметра

 

4.2. Принцип действия установки.

К установке вода подводится по трубе 11 от напорного бака Б1 системы оборотного водоснабжения лаборатории. В баке Б1 с помощью насоса Н1 и переливной трубы 10 поддерживается неизменный уровень воды, и, таким образом, при любом открытии вентилей ВН1 и ВН2, обеспечивается постоянный расход потока в исследуемой трубе 2 переменного сечения.

Вода поступает в трубу 2 переменного сечения по трубе 1, через входной вентиль ВН1.

Вентилями ВН1 и ВН2 можно отрегулировать нужный расход воды через трубу 2; пьезометры П1-П10 измеряют пьезометрический напор в десяти сечениях исследуемой трубы 2.

Расход воды в установке измеряется при помощи ротаметра РТ1. Измеренное в делениях безразмерной шкалы (по верхней кромке поплавка), значение расхода по тарировочному графику (рис.7) пересчитывается в см³/с.

Вентиль ВН4 предназначен для регулирования положения пьезометрической линии путём выпуска воздуха из воздушного коллектора 7. Вентиль ВН3 предназначен для выпуска воздуха из установки. Водомерная трубка ВТ1 используется для контроля заполнения установки водой и контроля уровня воды в напорном баке Б1 системы оборотного водоснабжения лаборатории. Вентиль ВН5 с наконечником – технологический (используется, например, для подключения мерника с целью тарировки ротаметра РТ1). Температура воды измеряется термометром Т.