Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь
FAQ
Написать работу

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу

Демонстрация уравнения Бернулли

↑

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ГИДРАВЛИКА

Методические указания к лабораторно-практическим занятиям

Составил доц. Дорошенко В.А.

Екатеринбург

2019

Лабораторный практикум по Гидравлике включает краткие методические указания и формы отчетов к лабораторным работам, предусмотренным учебным планом:

1. Демонстрация уравнения Бернулли (л.р.№2)

2. Гидравлические сопротивления и потери напора по длине трубы (№4)

3. Местные гидравлические сопротивления и потери напора (№5)

4. Истечение жидкостей из отверстий и насадков (№6)

При проведении лабораторно-практических занятий предусмотрено предварительное тестирование обучаемых с помощью тест-карт. Для подготовки к тестированию даются контрольные вопросы и образцы тест-карт или примеры тестовых заданий.

Теоретический материал, необходимый для подготовки излагается в лекциях или учебных пособиях, указанных в «Литературе».

В «Общих положениях» к каждой лабораторной работе даны основные сведения по теме лабораторного занятия.

Студент должен самостоятельно подготовить «Отчет по лабораторной работе», форма которого приведена в методических указаниях. В ходе выполнения работы в отчет должны заноситься измеренные и расчетные величины, схемы и графики, а также выводы по работе.

Литература

1. Лапшев Н.Н. Гидравлика: учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 272 с.

2. Кудинов А.А. Гидрогазодинамика: Учебное пособие – М.: ИНФРА-М, 2012

3. Дорошенко В.А. Основы гидрогазодинамики (краткий курс): учебное пособие. –Екатеринбург, изд-во АМБ, 2014. – 73 с.

4. Тужилкин А.М. и др. Примеры гидравлических расчетов: учеб. пособие – М.: Изд-во АСВ, 2007. -167 с.

5. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбоцементных и пластмассовых водопроводных труб. – М.:1970.

Рабочий план по дисциплине Гидравлика

на 2-й полусеместр 2019-20 уч. год

для групп НМТ- 372513 и НМТ-372515

Дата	Содержание занятий	№№ Л. П. З
01.11.19	КПЗ -3: Сложные трубопроводы
08.11	Лабораторно-практическое занятие 1	(1) Л.р. 2 (2) л.р. 12
15.11	Лабораторно-практическое занятие 1	(1) Л.р. 12 (2) л.р.2
22.11	Лабораторно-практическое занятие 2	(1) Л.р.5,6 (2) л.р. 4
29.11	Лабораторно-практическое занятие 2	(1) Л.р.4. (2) л.р.5, 6
06.12	КРГР – защита и сдача	Ликвидация задолженностей по ЛПЗ
13.12	КРГР – защита и сдача	Ликвидация задолженностей по ЛПЗ
20.12	Зачеты

Составил доц. Дорошенко В.А.

Порядок проведения ЛПЗ

Лабораторно-практическое занятие включает:

- Тестирование по теме занятия;

- проведение лабораторной работы, подготовку отчета;

- сдачу и защиту отчета.

Учебно-методические материалы по предстоящему ЛПЗ студенты должны получить в ауд. И-235 (методические указания к лаб. работе, вопросы для подготовки к тестированию, форму отчета). Студент должен самостоятельно подготовить экземпляр формы отчета для записи измерений и расчетов по лаб. работе.

Лабораторная работа №2

Демонстрация уравнения Бернулли

Общие положения

Для установившегося потока вязких жидкостей уравнение Д. Бернулли в напорной форме имеет вид:

где: z ₁ и z ₂ – геометрические напоры (удельная потенциальная энергия положения) - высота центров тяжести сечений потока над плоскостью сравнения 0 – 0;

– пьезометрические напоры (удельная потенциальная энергия давления) в данных сечениях;

– скоростные напоры (удельная кинетическая энергия) в сечениях; средние скорости в сечениях;

a₁ и a₂ – коэффициенты неравномерности эпюры скорости (для условий лабораторной работы можно принять α₁ = α₂ = 1);

D h _W _(1-2) – общие потери напора между выбранными сечениями.

Рис. 1. Иллюстрация напорной диаграммы уравнения Д. Бернулли для трех сечений: 1 – 1, 2 – 2, 3 – 3 на входе в трубопровод.

Цель работы

По результатам опытов построить диаграмму уравнения Д. Бернулли, включающую линии начального и полного напоров, пьезометрическую линию и эпюру потерь напора.

Описание установки

Опыты производятся на одной из двух установок, каждая из которых представляет собой трубопровод переменного сечения, оборудованный пьезометрами и трубками Пито.

Схема установки, содержащей 24 сечения, дана на рис. 2.

Рис. 2. Схема лабораторной установки

Порядок выполнения работы

1. Постепенно открывая вентиль 2, удалить весь воздух из трубы. Колено 3 (рис. 2), установленное в конце трубопровода и вращающееся в вертикальной плоскости, направить так, чтобы жидкость поступала из него в воронку сливной линии 4, минуя мерный бак 5.

2. Установить начальный напор по пьезометру в сечении 1 (150 – 170 см).

3. Записать в таблицу по показаниям пьезометров величину гидростатического напора (z + p / ρg) в каждом сечении.

4. В сечениях 1, 2, 4, 7, 12, 18 и 22, где установлены трубки Пито, записать значения полных напоров, определяемых по максимальным скоростям в центре сечений.

5. Для определения полного начального расхода колено 3 повернуть так, чтобы вся жидкость поступала в мерный бак 5. Измерить время t ₁, в течение которого объём жидкости в баке увеличится на величину W ₁= 0,1 м³ (показание весов 7 должно увеличиться на 100 кг). При этом кран 6 должен быть закрыт.

6. Для определения путевого расхода Q _пут закрыть кран 6 слива из бака 5 и измерить время t ₂, в течение которого в мерный бак поступит объём W ₂ жидкости, равный 50 литрам (т.е. показание весов 7 должно равняться 50 кг).

Рекомендация. Во избежание переполнения бака 5 сразу после замеров колено 3 вернуть в исходное положение и открыть сливной кран 6.

7. Закрыть вентиль 2 на входе в трубу и завершить измерения.

Кафедра Гидравлики

ОТЧЁТ
по лабораторной работе № 2

«ДЕМОНСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ»

Студент(ка)______________ Оценки: - Тест…………………

Группа_______________ - Отчет……………..

Дата_________________ Общая …………………………………

Преподаватель__________________

Таблица результатов измерений и расчётов

Номера сечений трубопровода	Величины
Номера сечений трубопровода	Гидростатический напор, см см	Полный напор(по трубкам ПитоПито), см	Диаметр сечения d, см	Площадь сеченияw, см²	Расход воды Q, см³/с	Скорость потока, см/с	Скоростной напор, см	Полный напор (по средней скорости), см	Потери напора, см
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Выводы: __________________________________________________________

__________________________________________________________________

Лабораторная работа № 4

Примеры тестовых заданий

1. Гидравлические сопротивления по длине трубы обусловлены …

Варианты ответов:

1) сжимаемостью жидкости; 2) вязкостью жидкости; 3) изменением высоты расположения трубы; 4) напором на выходе.

2. Линейные потери напора в шероховатых трубах зависят от…

Варианты ответов:

1) вязкости жидкости; 2) толщины ламинарного слоя; 3) шероховатости стенки трубы; 4) числа Рейнольдса.

3. Коэффициент сопротивления в гладких трубах рассчитывается по формуле

Варианты ответов:

1) 2) 3) 4)

4. График Мурина устанавливает зависимость между величинами…

Варианты ответов:

1) скоростью течения, диаметром трубы и вязкостью жидкости;

2) коэффициентом λ, относительной шероховатостью и числом Рейнольдса;

3) расходом жидкости, длиной трубопровода и перепадом давления;

4) коэффициентом трения λ, скоростью течения и диаметром трубы.

5. Расход жидкости в лабораторной работе определяется …

Варианты ответов:

1) по расходомеру; 2) по средней скорости потока; 3) по мерному баку и секундомеру; 4) по разности напоров на участке.

6. Потери напора и потери давления связаны соотношением …

Варианты ответов:

1) Δ h = Δ p / ρg; 2) Δ h = γΔ p; 3) Δ h = Δ p / d; 4) Δ h = Δ p / L.

Форма отчета

Уральский федеральный университет

Кафедра гидравлики

ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 4

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
ПО ДЛИНЕ ТРУБЫ

Студент(ка)______________ Оценки: - Тест…………………

Группа_______________ - Отчет ………………

Дата_________________ Общая …………………………………

Преподаватель__________________

Таблица 1

№

Величины

Опыты

Время замера t, с

Объём воды W, м³

Расход воды Q, м³/с

Диаметр трубы d, мм

Длина участка l, м

Площадь

d² /4, м²

Скорость течения υ, м/с

Величина Н ₁, м

Величина Н ₂, м

Потери напора h_l, м

Коэффициент λ _оп

Температура воды, t, ^o C

Вязкость воды v, cм²/с

Число Рейнольдса, Re

Таблица 2

№	Величины	Опыты
№	Величины	1	2	3	4	5
1	d/∆_э (по графику Мурина или номограмме)
2	Относительная шероховатость ∆ / d,
3	Коэффициент λ_расч
4	Толщина пленки δ, мм
5	∆_э среднее, мм
6	Зона шероховатости
7	Расхождение ∆λ = λ_оп – λ_расч

Выводы: _______________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 5

Определение коэффициентов

Цель работы

Определение численных значений коэффициентов технических местных сопротивлений – пробочного крана, вентиля и поворота (колена) при турбулентном течении в круглой трубе и сравнение полученных опытных значений со стандартными табличными величинами.

Кроме того, необходимо найти эквивалентную длину МГС и также сравнить результат со справочными данными.

Примеры тестовых заданий

1. Эквивалентная длина местного гидравлического сопротивления – это…

Варианты ответов:

1) Протяженность трубопровода с МГС; 2) Длина участка, на котором h _l = h _м;

2) Длина участка без МГС; 4) Длина участка трубы перед МГС.

2. Автомодельность коэффициента ζ по критерию Рейнольдса – это …

Варианты ответов:

1) Независимость коэффициента ζ от изменения Re; 2) Влияние Re на значение коэффициента ζ; 3) Взаимосвязь значений Re и ζ в потоках вязких жидкостей.

3. Как влияет скорость турбулентного потока на коэффициент ζ?

Варианты ответов:

1) ζ возрастает с увеличением скорости; 2) ζ уменьшается при увеличении скорости;

3) ζ остается постоянным и не зависит от скорости.

4, Общий коэффициент сопротивления трубопровода с местными сопротивлениями выражает принцип …

Варианты ответов:

1) возрастания потерь напора; 2) сложения потерь напора; 3) независимости потерь напора от числа сопротивлений; 4) взаимного влияния МГС друг на друга.

Форма отчета

Уральский федеральный университет

Кафедра Гидравлики

ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 5

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Кран

Вентиль

Колено

Опыты

1 2 1 2 1 2 1. Диаметр трубы, d, мм

2. Площадь сечения ω, м²

12,96∙10^~4

3. Объем заполнения, W, м³

0,036

4. Время заполнения t, сек 5. Расход, Q, м³/с 6. Скорость течения, υ, м/с 7. Показание пьезометра на входе, Н ₁, м 8. Показание пьезометра на выходе, Н ₂,м 9. Полные потери напора h_w, м 10. Местные потери напора h _м, м 11. Температура воды, С ^o

12. Вязкость воды, v, cм²/с

13. Число Рейнольдса Re = υ d / v 14. Опытные коэффициенты: ζ _i 15. Стандартное значение: z_ст 2 2 4 4 1 1 16. Расхождение ∆ζ = ζ_оп – ζ_расч 17. Эквивалентная длина, l _экв, м

Выводы: _____________________________________________________

____________________________________________________________

Лабораторная работа № 6

Общие положения

Истечение через насадки

Насадком наз. короткий патрубок, длиной l_H < (0,6 – 0,7)∙ d, присоединяемый к баку для увеличения расхода и формирования струи. Насадки могут иметь различные формы (рис. 3)

Рис. 1. Истечение через отверстие и насадок: а) – истечение через отверстие в тонкой стенке, б) – истечение через цилиндрический насадок.

Рис. 2. Схема лабораторной установки:

1 – бак; 2 – жидкостный U-образный вакуумметр; 3 – вентиль; 4 – круглое отверстие; 5 – квадратное отверстие; 6 – насадок; 7 – зажим; 8 – бак с подкрашенной жидкостью

а б в г д е

Рис. 3. Типы насадков, используемых в гидравлических системах:

а – внешний цилиндрический, б – внутренний цилиндрический, в – конфузорный,

г – диффузорный, д – коноидальный, е – коноидальный сходящийся

В лабораторной работе рассматривается внешний цилиндрический насадок «а». Коэффициент сжатия e_н на выходе из внешнего цилиндрического насадка равен единице, в связи с чем коэффициент расхода равен коэффициенту скорости: m_н= j_н. Однако при этом скорость течения струи меньше, чем при истечении через отверстие, вследствие гидравлического сопротивления,. Практическое значение коэффициентов при истечении через цилиндрический внешний насадок можно принять равными m_н=j_н= 0,82.

Расчетные зависимости для насадка аналогичные:

- Скорость струи на выходе из насадка:

(6)

- Расход жидкости

Q _н = (7)

Расход жидкости через внешний цилиндрический насадок больше расхода через отверстие того же диаметра в тонкой стенке приблизительно на 30%. Увеличение расхода в насадке объясняется наличием вакуума в сжатом сечении, который создает подсос жидкости. Кроме того, струя выходит из насадка полным сечением. Это и приводит к увеличению расхода жидкости через насадок по сравнению с отверстием. Измерив по вакуумметру 2 (рис.2) вакуум на входе в насадок, можно рассчитать степень сжатия струи внутри насадка:

. (9)

Здесь: z _входа ‑ коэффициент сопротивления входа (принимается ~ 0,05); V ‑ скорость истечения через насадок; Н – напор истечения; h _CCl₄ ‑ вакуум в насадке (показание U-образного вакуумметра 2); r _CCl ₄ ‑ плотность четыреххлористого углерода; r– плотность воды.

Цель работы

Произвести наблюдения за особенностями истечения жидкости через круглое и квадратное отверстия с острой кромкой и внешний цилиндрический насадок, а также определить опытное значение коэффициентов скорости, расхода и гидравлического сопротивления для отверстий и насадка.

Порядоквыполнения работы

1. Открыть вентиль 3 и заполнить бак 1 до начала перелива, то есть установления постоянного уровня Н.

2. Провести наблюдения истечения жидкости через квадратное отверстие. Закрыть квадратное отверстие.

3. Открыть клапаны на круглом отверстии и насадке, измерить координаты х, установив координатное устройство по возможности в центр струи. Из измеренного значения координаты струи, вытекающей через насадок, вычесть длину насадка l _H= 8 см).

4. Измерить с помощью вакуумметра разряжение на входе в насадок h _CCl₄.

5. Закрыть вентиль 3 и клапаны отверстия и насадка.

Обработка результатов измерений

1. Определить коэффициент скорости и скорость истечения для отверстия и насадка соответственно по формулам (3) и (8).

2. Вычислить коэффициент расхода μ = ε∙φ, принимая ε_о = 0,64 - для отверстия и ε_н= 1 – для насадка.

3. Определить значения коэффициентов гидравлического сопротивления для отверстия и насадка. по формуле (7).

4. Вычислить степень сжатия струи внутри насадка по формуле (9).

5. Определить число Рейнольдса и режим течения жидкости по формуле

Контрольные вопросы для подготовки

1. Почему действительный расход истечения реальной жидкости меньше расчетного для идеальной жидкости?

2. Почему образуется и какую роль играет вакуум на входе в насадок?

3. Охарактеризуйте насадки различных типов с точки зрения их пропускной способности и гидравлического сопротивления

4. Почему коэффициент скорости в отверстии больше коэффициента скорости при истечении из насадка?

5. Почему коэффициент расхода для отверстия меньше коэффициента расхода при истечении из насадка?

6. Как определяется в работе коэффициент скорости истечения?

7. Как определяется в работе расход через отверстие и насадок?

8. Как определяется в работе степень сжатия струи внутри насадка?

9. Как можно визуально убедиться в наличии вакуума на входе в цилиндрический насадок?

10. Что такое срыв работы насадка»? Почему он происходит?

Примеры тестовых заданий

1. Струя идеальной жидкости вытекает из малого отверстия при Н _ист = 5 м, следовательно, скорость струи составит (g ≈ 10 м/с²) …

Варианты ответов:

1) и = 5 м/с; 2) и = 7 м/с;3) и = 10 м/с; 4) и = 11 м/с.

2. Расчетная скорость истечения идеальной жидкости из отверстия равна и = 5 м/с, тогда скорость истечения υ реальной жидкости будет равна …

Варианты ответов:

1) υ = 4,5 м/с; 2) υ = 4,75 м/с; υ = 4,8 м/с; 4) υ = 4,95 м/с.

3. Высота струи жидкости, вытекающей из вертикального насадка с φ_н=0.9 равна 10 м. При замене на другой насадок с φ_н= 0,8 высота будет равна … Варианты ответов:

1) Н = 8 м; 2) Н = 9 м; 3) Н = 8,9 м; 4) Н = 9,2 м.

4. Расход жидкости при истечении из насадка возрастает из-за …

Варианты ответов:

1) Увеличения скорости струи;

2) Отсутствия сжатия струи на выходе;

3) Сжатия струи на входе в насадок и формирования вакуума;

4) Уменьшения сопротивления течению струи.

5. Какой из типов насадков следует установить для обеспечения максимальной дальности вылета струи (см. рис. 3)?...

Варианты ответов:

1) Цилиндрический (а); 2) Коноидальный (д); 3) Коноидальный сходящийся (е).

6. Какой из насадков следует установить для получения максимального расхода жидкости (рис. 3)?...

Варианты ответов:

1) Диффузорный (г); 2) Цилиндрический (а); 3) Конфузорный (в).

7. При срыве работы насадка дальность вылета струи х …

Варианты ответов:

1) увеличится до дальности вылета из отверстия;

2) не изменится, останется прежней;

3) уменьшится на 0,1 х;

4) увеличится на 0,1 х.

8. Уровень в напорном баке поддерживается постоянным для…

Варианты ответа

1) обеспечения максимального расхода и скорости

2) обеспечения установившегося режима истечения

3) увеличения дальности вылета струи

4) снижения гидравлических потерь напора

Форма отчета

Уральский федеральный университет

Кафедра Гидравлики

ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 6

Величины

Отверстия

Насадок

Круглое Квадратное Диаметр d и размер а, м 0,02 0,02 0,02 Площадь отверстия, ω, м² 3,14∙10⁻⁴ 4∙10⁻⁴ 3,14∙10⁻⁴ Напор истечения, Н, м 0,62 0,72 0,62 Координата Х, м Координата у, м

0,525

Вакуум в насадке,

мм --- ___ Коэффициент скорости, φ Скорость истечения υ, м/с Коэффициент расхода, μ Расход истечения, Q _, м³/с Коэффициент сопротивления, ζ Сжатие струи в насадке, ε_с --- --- Число Рейнольдса,

Выводы: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 12

ИсПЫТАНИЕ РАСХОДОМЕРА переменного перепада давления – трубы Вентури

Цель работы:

- провести тарировку сужающего расходомера переменного перепада давления – трубы Вентури:

-определить опытное значение коэффициента расхода a;

-сравнить полученное значение со стандартной величиной a _n (табл. 1);

-по результатам измерений построить тарировочный график: Q = А(∆ p).

Основные положения

Расходом потока жидкости или газа называется количество среды, проходящее через сечение трубопровода за единицу времени. Это:

- объемный расход:

[ ] (1)

- массовый расход: [ ], (2)

где W - объем [м³], М= r W - масса протекшей среды [кг]; t - время измерения [с], r- плотность жидкости (газа) [ ].

Для измерения расхода жидкостей и газов применяются расходомеры, функционирующие на различных принципах действия. Наиболее применяемыми на практике являются расходомеры переменного перепада давления (РППД) - диафрагмы и сопла (трубы) Вентури. Они позволяют измерять расходы в трубопроводах диаметром от 50 мм до 1600 мм.

Труба Вентури

Рис.1. Схема трубы Вентури

В лабораторной работе испытывается труба Вентури, которая работает на принципе измерения перепада давления, появляющегося в сужающем устройстве в результате преобразования потенциальной энергии давления в кинетическую энергию течения воды. Труба Вентури имеет цилиндрическую горловину диаметром d и две конических - входную и выходную - части.

Решая совместно уравнения расхода и энергии (Бернулли), получают расчетную формулу для определения объемного расхода несжимаемой жидкости через сужающее устройство:

(3)

где a - коэффициент расхода СР, зависящий от ряда факторов, но главным образом, от модуля расходомера, равного отношению площади сжатого сечения к площади входа:

(4)

где S ₁= , - площади сечений;

Δ p - перепад давления, равный Δ p = p₁ - p₂;

r - плотность протекающей среды.

Тарировка расходомеров

Тарировка (тарирование) - проверка точности показаний измерительных приборов по сравнению со стандартными значениями.

Для практического использования формулу (3) удобнее представить в виде

Q=αA , (5)

где A - постоянная расходомера (безразмерная величина), зависит от условий его работы: неравномерности поля скоростей, мест отбора давлений, длины прямого участка перед СР и др.;

Δ h - разность показаний измерителя давлений (дифференциального ртутного манометра (ДРМ)) до и после СР, визуально наблюдаемая на приборе, [м. вод. ст.].

Пересчет показаний ДРМ Δ h из мм рт. ст. в м вод. ст. производится следующим образом:

1) полученные показания ДРМ Δ h (в мм рт. ст.) перевести в мм вод..ст. Δ h * из соотношения ;

2) рассчитанные Δ h * подставить в приведенную формулу и найти необходимое значение h (в м вод. ст.):

(6)

Вид расчетной формулы для всех типов СР одинаков, отличие заключается лишь в числовых значениях коэффициентов расхода a, который может быть определен для нормализованных, стандартных СР по таблицам и диаграммам. Но в этом случае должны строго выдерживаться технологические условия изготовления расходомера, его монтажа и эксплуатации.

На практике, однако, выдержать строгое соответствие стандарту не удается. Поэтому возникает необходимость тарировки расходомера, то есть опытного установления значения коэффициента расхода и характера его изменения во всем диапазоне измерения (области использования) РППД.

ИсПЫТАНИЕ РАСХОДОМЕРА

переменного перепада давления –

ТРУБЫ вЕНТУРИ

Студент(ка)____________________

группа ________________________

Дата «_____» _________________ г.

Оценка __________________ Преподаватель______________

Схема установки