Материал: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности.
Поясните, что такое критерий Рейнольдса, назовите факторы, от которых он зависит, и укажите, в чем заключается его физический смысл.
Поясните, что такое критическое число Рейнольдса.

Поясните, каким образом при гидравлических расчетах определяют режим движения жидкости и с какой целью.
Поясните, что такое критическая скорость, от каких факторов она зависит и как ее определяют.
Напишите и поясните аналитические зависимости потерь напора по длине от средней скорости потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
Изобразите график зависимости потерь напора по длине от средней скорости (в логарифмических координатах) и дайте пояснения к нему.
Поясните, как определяются Re и Re_кр для труб некруглого сечения.
Поясните, почему график h_l = f(ʋ) строят в логарифмических координатах.
Поясните, что такое гидравлический радиус и что он характеризует.

Таблица 4

Определение критического числа Рейнольдса (к лабораторной работе № 4)

№ п/п	Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин	Ед. изм.	Результаты измерений и вычислений
			Ламинарн. режим		Турбулент. режим
			Опыт 1	Опыт 2		Опыт 3	Опыт 4
1	Объем воды в мерном сосуде W_i	см³
2	Время наполнения объема t_i	с
3	Расход воды Q_i = W_i / t_i	см³/с
4	Внутренний диаметр стеклянной трубы d	см
5	Площадь поперечного сечения трубы S = πd²/4	см²
6	Средняя скорость движения воды ʋ_i = Q_i / S	см/с
7	Температура воды T	о_С
8	Кинематический коэффициент вязкости воды ν (по справочнику)	см²/с
9	Число Рейнольдса ???????? = ^????ⁱ^???? (d) _????	‒
10	Критическое число Рейнольдса (по справочнику) ^Reкр(спр)	‒

Таблица 5

Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 4

№ п/п	Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин	Ед. изм.	Результаты измерений и вычислений
			Номера опытов
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Объем воды в мерном сосуде W_j	см³
2	Время наполнения t_j	с
3	Расход воды Q_j = W_j / t_j	см³/с
4	Внутренний диаметр трубы d	см
5	Площадь поперечного сечения трубы S = πd²/4	см²
6	Средняя скорость потока ʋ_j = Q_j / S	см/с
7	Логарифм средней скорости lg ʋ_j	‒
8	Отметка уровня воды в пьезометре 1 ∇_1j	см
9	Отметка уровня воды в пъезометре 2 ∇_2j	см
10	Потеря напора по длине ^ℎ???????? ^{= ∇}1j ^{− ∇}2j	см
11	Логарифм потери напора по длине lg h_lj	‒
12	Температура воды T	о_С
13	Кинематический коэффициент вязкости воды в работе ν	см²/с

Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 4 [1–6].

Виртуальная лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ И МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Вводная часть

Экспериментальными исследованиями установлено, что при движении жидкости часть полного напора (энергии) затрачивается на преодоление работы сил вязкости, т. е. возникают потери напора.

При равномерном движении жидкости гидравлическое сопротивление, проявляющееся равномерно по всей длине потока, называют сопротивлением по длине, а вызываемые им потери напора ‒ потерями напора по длине (h_l). Эти потери в круглых трубопроводах, работающих полным сечением, вычисляют по формуле Дарси ‒ Вейсбаха:

ℎ_????

= ???? ^????

????

^????2 , (16)

2????

где ‒ безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом гидравлического трения (коэффициентом Дарси). Величина коэффициента

 характеризует гидравлическое сопротивление трубопровода и зависит в общем случае от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости _э/d трубопровода, т. е. = f(Re, _э/d); l и d – длина и внутренний диаметр трубопровода; ʋ – средняя скорость движения потока жидкости [2, 5, 9].

Впервые зависимость = f(Re) исследовал И.И. Никурадзе (рис. 9), который проводил опыты на трубах с искусственными шероховатостями.

Величину коэффициента при гидравлических экспериментах вычисляют по опытным данным из формулы (16). При гидравлических же расчетах – по эмпирическим и полуэмпирическим формулам, например при ламинарном режиме:

???? = ⁶⁴ , (17)

????????

а при турбулентном режиме движения жидкости и работе трубопровода в

области доквадратичного сопротивления – по формуле А.Д. Альтшуля:

???? = 0,11 ^∆^э+ ⁶⁸

0,25

. (18)

докв

???? ????????

Величину абсолютной эквивалентной шероховатости _эпри расчетах берут из справочной литературы в зависимости от материала трубопровода и состояния его внутренней поверхности. Например, для труб из органического стекла _э= 0,006 мм, а для стальных водопроводных умеренно заржавленных труб _э= 0,20…0,50 мм.

Область гидравлического сопротивления при расчетах определяют или непосредственно по графикам = f(Re,_э/d), полученным опытным путем для труб из различных материалов и приведенным в справочной

литературе, или же с помощью соотношений ^10????

∆_э

и ^500????, предложенных

∆_э

А.Д. Альтшулем на основе использования упомянутых графиков. В

последнем случае вычисляют соотношения ^10????

∆_э

_и500????

∆_э

и сравнивают их с

числом Рейнольдса ????????_(????) = ^????????. При этом, если ???????? ≥ ^500????, трубопровод

???? ∆_э

работает в области квадратичного сопротивления. Если 3000 < ???????? ≤ ^10????,

∆_э

трубопровод работает в области гидравлически гладких труб. Если же

^10????< ???????? < ^500????, трубопровод работает в области доквадратичного

∆_э∆_э

сопротивления.

Следует иметь в виду, что для каждой области гидравлического сопротивления предложены и используются при гидравлических расчетах свои формулы для вычисления коэффициента .

Другой вид гидравлических сопротивлений, возникающих в местах резкого изменения конфигурации потока, изменения скорости потока по величине или направлению, называют местными сопротивлениями, а вызываемые ими потери напора ‒ местными потерями напора (h_м).

При прохождении через любое местное сопротивление поток жидкости деформируется (рис. 10), вследствие чего движение становится неравномерным, резко изменяющимся, для которого характерны:

а) значительное искривление линий тока и живых сечений потока;

б) отрывы транзитной струи от стенок трубопровода (ввиду действия закона инерции) и возникновение в местах отрыва устойчивых водоворотов;

в) повышенная (по сравнению с равномерным движением) пульсация скоростей и давлений;

г) изменение формы (переформирование) эпюр скоростей.

Местные потери напора при гидравлических расчетах вычисляют по формуле Вейсбаха:

м
ℎ = ^????2 , (19)

2????

где ‒ безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом местного сопротивления; υ ‒ средняя скорость потока в сечении за местным сопротивлением, т. е. ниже по течению (если скорость υ, как исключение, принимается перед местным сопротивлением, это обязательно оговаривается) [2, 5, 9].

Величина коэффициента зависит в общем случае от числа Рейнольдса Re, вида и конфигурации, т. е. формы проточной части местного сопротивления. В частном случае, когда трубопровод, на котором расположено местное сопротивление, работает в области квадратичного сопротивления, величина коэффициента от Re не зависит.

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/4603

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии