نوع السائل

ص,
سم

دبليو,
سم 3

Δ ت,
ل

ل,
سم

Δ دبليو,
سم 3

β ت ,
ك -1

β ت * ,
ك -1

الكحول

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي توجلياتي جامعة الدولة

معهد الهندسة المدنية قسم إمدادات المياه والصرف الصحي

تعليمات منهجية

للعمل المختبري في تخصص "الهيدروليكا"

للمرشد الأكاديمي

تولياتي 2007

يو دي سي 532.5 (533.6)

مبادئ توجيهية للعمل المخبري في تخصص "الهيدروليكا" للطلاب تخصصات البناءتعليم دوام كامل. / شركات. كالينين أ.ف.، لوشكين أ. - تولياتي: TSU، 2006.

يتم تحديد الأهداف والغايات وبرنامج العمل المختبري، ويتم إعطاء التعليمات للتحضير للعمل وتنفيذها.

مرض 12. طاولة 8. قائمة المراجع: 5 عناوين.

تم تجميعه بواسطة: Kalinin A.V.، Lushkin I.A. المحرر العلمي: Vdovin Yu.I.

تمت الموافقة عليه من قبل قسم التحرير والنشر بالمجلس المنهجي للمعهد.

© جامعة تولياتي الحكومية، 2007

تعليمات للعمل المختبري

أساس الدورة التي تتم دراستها هو اكتساب الطلاب للمهارات الأولية في الإدارة عمل بحثي، فهم النتائج البحوث المختبريةوالعرض والدفاع عن النتائج التي تم الحصول عليها. يتم تنفيذ العمل المختبري في مختبرات إدارة إمدادات المياه والصرف الصحي. أثناء العمل تتاح للطالب الفرصة لرؤية ودراسة الظواهر التي تحدث في السائل وإجراء القياسات كميات فيزيائيةيتقن منهجية إجراء التجارب، ويكتسب مهارات في معالجة البيانات التي تم الحصول عليها نتيجة للتجربة، وتقديم نتائج البحث. أثناء العمل المخبري، يجب على الطالب أن يتعلم كيفية استخدام أدوات القياس.

قبل إجراء العمل المختبري، يتم مراقبة معرفة الطالب بالمواد النظرية حول الموضوع البحوث التجريبية. تتم المراقبة من قبل مستشار أكاديمي في شكل اختبار. يُسمح للطالب بإجراء العمل المختبري إذا أجاب بشكل صحيح على 40٪ من أسئلة الاختبار.

في الأعمال المخبرية رقم 4 ورقم 5، يجب على الطالب حساب معلمات النموذج الفيزيائي قبل إجراء الدراسة التجريبية. يتم عرض نتائج الحساب على المستشار الأكاديمي. إذا لم يقم الطالب بإتمام عملية الحساب، لا يسمح للطالب بالمشاركة في الدراسة التجريبية.

يتم عرض نتائج الدراسة التجريبية في شكل تقرير. يحتوي التقرير على: الغرض من العمل، مخطط التثبيت، صيغ الحساب الأساسية، جداول القياسات والحسابات، الرسوم البيانية، الاستنتاجات. يتم استخدام نتائج الدراسة، بعد مراجعتها من قبل مستشار أكاديمي، في تصميم خط الأنابيب القصير.

وصف الحامل الهيدروليكي العالمي GS - 3

الحامل الهيدروليكي العالمي (انظر الشكل 1) مخصص للأعمال المختبرية والبحثية، والغرض منه هو دراسة قوانين حركة السوائل. تم تطوير الحامل الهيدروليكي في قسم الهندسة الحرارية والمحركات الحرارية بجامعة سامارا للديناميكا الهوائية.

العناصر الرئيسية للحامل الهيدروليكي:

جهاز الضغط والاستقبال.

منطقة العمل؛

مضخة؛

اجهزة القياس.

يوجد على الرف 4 خزان ضغط 2، مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ على شكل كرة. يحتوي خزان الضغط على أنبوب مخرج 3، حيث يتم ربط قسم العمل 15 باستخدام الختم، ويتم تثبيت الطرف الآخر من قسم العمل في الأنبوب باستخدام كفة مطاطية، والتي يتم دفعها إلى القسم بواسطة الآلية 17.

يدخل الماء إلى خط الضغط من المضخة 9 عند فتح الصمام 8. أثناء التجربة، يجب إغلاق صمام الإمداد 6 وصمام الصرف 7. يتم تنظيم تدفق المياه عبر منطقة العمل بواسطة الصمام 18 عند الخروج من منطقة العمل والصمام 8

أرز. 1. مخطط الموقف الهيدروليكي

جهاز الاستقبال عبارة عن خزان 22 متصل بخط الصرف 12. يتم تركيب خزان قياس 20 فوق خزان الاستقبال على وحدة التحكم 10 لقياس تدفق المياه. يتم تركيب صينية 11 على الكونسول، تستخدم لتجميع المياه وتصريفها في خزان قياس 20. يوجد في الجزء السفلي من خزان القياس صمام 21، يتم التحكم فيه بواسطة آلية رافعة

يتم تمثيل أدوات القياس بواسطة درع بيزومتري 13، مثبت عليه سبعة أنابيب زجاجية. يتم قياس الضغط الزائد في خزان الضغط بمقياس ضغط قياسي 1. عند قياس تدفق المياه، بالتزامن مع إغلاق الصمام الموجود على لوحة التحكم 5، يتم تشغيل ساعة توقيت كهربائية. بعد ملء حجم معين من خزان القياس بالماء (3 لترات)، يتم إغلاق جهة الاتصال بمفتاح المستوى وتتوقف ساعة التوقيت الكهربائية في نفس الوقت.

يعمل الحامل الهيدروليكي بدائرة مغلقة حيث يتم ضخ المياه من خزان الإمداد وتصريفها إلى خزان الاستقبال وتزويدها تحت الضغط إلى خزان الإمداد.

العمل المعملي رقم 1 تحديد قيمة معامل لزوجة الماء

1. الغرض من العمل: التحديد التجريبي لمعامل اللزوجة وكثافة الماء عند درجة حرارة معينة. يتم استخدام النتائج التجريبية لحساب خط أنابيب قصير.

2. برنامج العمل:

2.1 تحديد لزوجة الماء عند درجة حرارة معينة باستخدام مقياس اللزوجة إنجل

2.2 قياس كثافة السائل باستخدام مقياس كثافة السوائل. 2.3 تحديد اللزوجة الديناميكية لسائل الاختبار.

3. وصف تجهيزات المختبر وأدوات القياس

مقياس اللزوجة إنجلر(الشكل 2) يتكون من اسطوانة معدنية رقم 1 ذات قاع كروي به فتحة. يتم إغلاق الثقب بقضيب 2. عند دراسة اعتماد التغير في لزوجة السائل على درجة الحرارة، يتم وضع الاسطوانة في حمام مائي 3 مع تسخين ماء قابل للتعديل.

الشكل 2. مقياس اللزوجة إنجلر

يعتمد مبدأ تشغيل مقياس كثافة السوائل (انظر الشكل 3) على استخدام قانون أرخميدس، والذي بموجبه تعمل قوة أرخميدس عموديًا لأعلى على جسم موضوع في سائل. يعتمد حجم هذه القوة على كثافة السائل. كلما زادت كثافة السائل الذي يوضع فيه الجسم، زادت قوة أرشميدس التي تدفع الجسم خارج السائل. من الممكن وضع علامات على الجسم على شكل عوامة تتوافق مع قيم مختلفة للكثافة، واعتمادًا على مدى وضوح مثل هذا "الطفو" فوق سطح السائل، يمكنك الحكم على كثافة هذا السائل.

أرز. 3. مقياس كثافة السوائل

4. أمر العمل:

4.1. صب ≈ 250 سم 3 من سائل الاختبار في الأسطوانة 1 ثم ضع وعاء قياس أسفل الفتحة.

4.2. باستخدام قضيب 2، افتح الفتحة الموجودة في الأسطوانة، مع تشغيل ساعة الإيقاف في نفس الوقت.

4.3. تحديد الوقت τ 1 التدفق الخارج من اسطوانة سعة 200 سم3 من سائل الاختبار عند درجة حرارة الغرفة. نكرر التجربة 3 مرات على الأقل.

4.4. امسح الاسطوانة بعناية واسكبها فيها مع إغلاق الفتحة السفلية ≈ 250 سم 3ـ سائل مرجعي (ماء مقطر).

4.6. تحديد وقت انتهاء الصلاحية τ 2 السائل المرجعي.

4.7. لتحديد الكثافة ρ، صب السائل قيد الدراسة في كوب قياس طويل. نقوم بخفض مقياس كثافة السوائل في الزجاج واستخدام المقياس الهيدرومتري لتحديد كثافة السائل.

4.8. تحديد متوسط ​​وقت انتهاء الصلاحية τ 1sr و τ2sr

τ av = τ " + τ " + ... + τ n , n

حيث n هو عدد القياسات. 4.9. حساب درجات إنجلر

°E = τ 1sr.

τ 2 ريال

4.10. نحدد معامل اللزوجة الحركية ν باستخدام صيغة Ubelode

ν = (0.0732° Oe− 0.0631° Oe).

4.11. نجد معامل اللزوجة الديناميكية μ باستخدام الصيغة

ν = μ ρ .

4.12. يتم تلخيص نتائج القياسات والحسابات في الجدول 1 ويتم استخدامها عند حساب خط أنابيب قصير

الجدول 1

5. الاستنتاجات

لزوجة سائل الاختبار

العمل المخبري رقم 2 دراسة قوانين حركة الموائع

1. الغرض من العمل: التأكيد التجريبي للاستنتاجات التي تم التوصل إليها أثناء دراسة موضوع "أساسيات ديناميات الموائع والحركيات"، واكتساب المهارات في بناء خط الضغط والخط البيزومتري لخط أنابيب قصير.

2. برنامج العمل:

2.1 تحديد الضغط H عند ثلاث نقاط على محور الأنبوب، والعثور على فقدان الضغط. 2.2 تحديد سرعة التدفق على محور الأنبوب.

2.3 ارسم رسومًا بيانية للتغيرات في الضغط الكلي H والضغط الهيدروستاتيكي H p على طول الأنبوب.

3. وصف التثبيت.يتم تنفيذ العمل المختبري في مقر مختبر الهيدروليكا التابع لإدارة الرعاية والعنف. قسم العمل للحامل الهيدروليكي الذي يتم تنفيذ العمل عليه عبارة عن أنبوب معدني مائل ذو مقطع عرضي متغير (الشكل 4). لقياس ضغط السوائل الساكنة والإجمالية، يتم تركيب الأنابيب البيزومترية والبيتوت في الأقسام 1-1، 2-2، 3-3، 4-4 و5-5. يتم تنظيم تدفق السائل في الأنبوب بواسطة صمام يقع في نهاية قسم العمل بالحامل.

أرز. 4. رسم تخطيطي لمنطقة عمل الحامل الهيدروليكي

4. أمر العمل:

4.1. نقوم بتشغيل التثبيت.

4.2. افتح الصمام الموجود في نهاية منطقة العمل بالحامل.

4.3. نقيس المسافة بين أقسام الأنابيب l والإحداثي z في كل قسم.

4.3. بعد خروج فقاعات الهواء من الأنابيب، نقوم بتسجيل قراءات البيزومتر

و أنابيب البيتوت بجميع أقسامها.

4.4. قم بإيقاف تشغيل التثبيت.

4.5. تحديد خسائر الطاقة بين الأقسام

ح ث 1− 2 = ح 1 − ح 2 , ح ث 2− 3 = ح 2 − ح 3 إلخ.,

حيث ح ث 1 − 2 – فقدان الضغط بين الأقسام 1-1 و2-2؛ ح ث 2 − 3 - فقدان الضغط بين الأقسام 2-2 و3-3؛ H 1 , H 2 , H 3 – قراءات أنبوب بيتو في الأقسام 1-1 و2-2 و3-3.

4.6. أوجد ضغط السرعة المُقاس في كل قسم

حيث H i هي قراءات أنبوب Pitot في القسم المقابل؛ H pi – قراءات الأنبوب البيزومتري في القسم المقابل.

4.7. تحديد سرعة التدفق على محور الأنبوب

υ = 2 غ υ .

4.8. يتم تسجيل نتائج البحث في الجدول 2. الجدول 2

أعمال مختبر الهيدروليكا – قسم التربية والتعليم بالوزارة زراعةالاتحاد الروسي...

قسم الإدارة البيئية،

البناء والهيدروليكيا

OPD.F.03 الهيدروليكية

Opd.f.02.05 الهيدروليكية

OPD.F.07.01 الهيدروليكية

OPD.F.08.03 الهيدروليكية

OPD.F.07 الهيدروليكية والآلات الهيدروليكية

OPD.R.03 الميكانيكا الهيدروليكية التطبيقية

OPD.F.08 ديناميكيات الغاز المائي

العمل المعملي على الهيدروليكا

القواعد الارشادية

العمل المختبري رقم 1

قياس الهيدروليكية الأساسية

خصائص السوائل

معلومات عامة

في الممارسة المختبرية وظروف الإنتاج، يتم قياس المعلمات التالية: المستوى والضغط وتدفق السوائل.

قياس المستوى.أبسط جهاز هو أنبوب زجاجي متصل من الطرف السفلي بخزان مفتوح يتم فيه تحديد المستوى. في الأنبوب والخزان، كما هو الحال في الأوعية المتصلة، سيكون موضع مستوى السائل هو نفسه.

تطبيق واسعتلقى مقاييس مستوى التعويم (في خزانات الوقود، وشاربي المجموعة، وخزانات العمليات المختلفة). الجزء العامل من الجهاز - العوامة - يتبع قياس مستوى السائل، وتتغير القراءات على المقياس وفقًا لذلك. يمكن تحويل الحركة الميكانيكية للطفو (المستشعر الأساسي) لأعلى ولأسفل إلى إشارة كهربائية باستخدام مقاومة متغيرة أو مغو وتسجيلها بواسطة جهاز ثانوي. في هذه الحالة، من الممكن نقل القراءات عن بعد.

من الأدوات التي تعتمد على طرق غير مباشرة لتحديد الكمية المطلوبة، الفائدة الأكبريمثل مقياس مستوى السعة. ويستخدم قطبًا معدنيًا مطليًا بطبقة رقيقة من العزل البلاستيكي كجهاز استشعار. عند توصيل التيار، يشكل نظام خزان السائل الكهربائي مكثفًا، تعتمد سعته على مستوى السائل. تشمل عيوب أجهزة الاستشعار بالسعة الاعتماد الكبير للقراءات على حالة عزل القطب.

قياس الضغط . تتميز أدوات القياس بالغرض الضغط الجوي(البارومترات)، الضغط الزائد (مقاييس الضغط - عند pg >0 ومقاييس الفراغ - عند pg<0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

بناءً على مبدأ التشغيل، هناك أجهزة سائلة وزنبركية.

في الأجهزة السائلةتتم موازنة الضغط المقاس بواسطة عمود من السائل، والذي يعمل ارتفاعه كمقياس للضغط. يتميز البيزومتر بتصميمه البسيط وهو عبارة عن أنبوب زجاجي عمودي متصل من الطرف السفلي بمكان ما

قياسات الضغط (الشكل 1.1 أ).

الشكل 1.1 الأجهزة السائلة:

أ) مقياس الضغط.

ب) أنبوب على شكل حرف U

يتم تحديد قيمة الضغط عند نقطة الاتصال من خلال الارتفاع h لارتفاع السائل في مقياس الضغط: p=rgh، حيث r هي كثافة السائل.

تعد مقاييس الضغط مناسبة لقياس الضغوط الزائدة الصغيرة - حوالي 0.1-0.2 درجة. من الناحية الوظيفية، فإن إمكانيات الأجهزة ذات الأنبوبين على شكل حرف U (الشكل 1.1 ب)، والتي تستخدم كمقاييس ضغط ومقاييس فراغ ومقاييس ضغط تفاضلي، تكون أوسع. يمكن ملء الأنبوب الزجاجي للجهاز بسائل أثقل (مثل الزئبق). تتميز الأدوات السائلة بدقة عالية نسبيًا وتستخدم في القياسات الفنية، بالإضافة إلى معايرة واختبار أنواع أخرى من الأدوات.

في أجهزة الربيعيتم إدراك الضغط المقاس بواسطة عنصر مرن (زنبرك أنبوبي، غشاء، منفاخ)، يعمل تشوهه كمقياس للضغط. الأجهزة ذات الينابيع الأنبوبية منتشرة على نطاق واسع. في مثل هذا الجهاز، يتم تثبيت الطرف السفلي المفتوح لأنبوب ذو مقطع بيضاوي (الشكل 1.2أ) بشكل صارم في الغلاف، ويكون الطرف العلوي (المغلق) حرًا في الفضاء.

تحت تأثير الضغط المتوسط، يميل الأنبوب إلى الاستقامة (إذا كان p>p عند) أو، على العكس من ذلك، يميل إلى الانحناء أكثر (إذا كان p<р ат). В показывающих приборах упругий элемент, перемещаясь, воздействует через передаточный механизм на стрелку и по шкале ведется отсчет измеряемого давления. В приборах с дистанционной передачей показаний механическое перемещение упругого элемента преобразуется в электрический (или пневматический) сигнал, который регистрируется вторичным прибором.

الشكل 1.2 أجهزة الربيع:

أ) مع ربيع أنبوبي.

ب) منفاخ. ج) الغشاء

وفقًا لفئة الدقة، تنقسم الأجهزة ذات النوابض الأنبوبية أحادية الدوران إلى:

تقنية (للقياسات الروتينية - فئة الدقة 1.5؛ 2.5؛ 4.0)؛

مثالي (للقياسات الدقيقة - فئة الدقة 0.16؛ 0.25؛ 0.4؛ 0.6؛ 1.0)؛

التحكم (للتحقق من السوابق الفنية - فئة الدقة 0.5 و1.0).

تتم الإشارة إلى فئة الدقة على قرص الجهاز؛ فهو يصف الحد الأقصى لخطأ الجهاز كنسبة مئوية من قيمة المقياس القصوى في ظل الظروف العادية (t = 20 درجة مئوية، p = 760 مم زئبق).

قياس التدفق.الطريقة الأبسط والأكثر دقة لتحديد تدفق السوائل هي الطريقة الحجمية باستخدام وعاء القياس. يتم إجراء القياس لتسجيل الوقت T لملء وعاء بحجم معروف W. ثم معدل التدفق Q=W/T. في ظروف الإنتاج، يتم استخدام عدادات حجمية وعالية السرعة مختلفة (ريشة وتوربينات) كمقاييس لكمية السائل W. تسمح الطريقة بتحديد قيم Q المتوسطة للوقت.

أ) ب) الخامس)

الشكل 2.5 متر السائل:

أ- حجمي مع تروس بيضاوية؛ ب- التناوب.

الخامس- سرعة عالية مع قرص دوار مجنح

لقياس معدلات التدفق اللحظية في خطوط أنابيب الضغط، يتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة قياس التدفق (الشكل 1.4). مريحة لل

قياسات مقاييس التدفق مع أجهزة التقييد. يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على إنشاء فرق ضغط ثابت في التدفق باستخدام جهاز انقباض (على سبيل المثال، الحجاب الحاجز) وقياسه باستخدام مقياس الضغط التفاضلي (الشكل 1.4 ب). يتم تحديد تدفق السوائل باستخدام مخطط المعايرة Q = f(h) أو بالصيغة:

س = مللي أمبير2غ، (2.2)

حيث m هو معامل التدفق لجهاز التقييد؛

ح - قراءة مقياس الضغط التفاضلي؛

أ – ثابت مقياس التدفق.

حيث D هو قطر خط الأنابيب؛

د – قطر فتحة جهاز التقييد .

الشكل 1.4 أجهزة قياس تدفق السائل:

أ) الضغط التفاضلي المستمر (مقياس الدوران)؛

ب) انخفاض الضغط المتغير

(مع جهاز انقباض - الحجاب الحاجز) ؛

ج) الحث

الهدف من العمل

التعرف على تصميم ومبدأ التشغيل وتشغيل أدوات قياس المستوى والضغط وتدفق السوائل؛ تعلم تقنية معايرة أجهزة قياس التدفق.

إجراءات العمل

العمل المختبري رقم 2

دراسة تجريبية للمعادلة

برنولي

معلومات عامة

للحصول على حركة ثابتة ومتغيرة بسلاسة لسائل حقيقي، تكون معادلة برنولي بالشكل التالي:

ض 1 + , (2.1)

حيث z 1، z 2 هي ارتفاعات مواضع مراكز ثقل القسمين 1 و2؛

ص 1, ص 2 – الضغوط في الأقسام;

u 1, u 2 - متوسط ​​سرعات التدفق في الأقسام؛

أ 1 ، أ 2 - معاملات الطاقة الحركية.

من وجهة نظر الطاقة:

ض - الطاقة المحتملة المحددة للموقف (الضغط الهندسي)؛

الطاقة المحتملة المحددة للضغط (الضغط البيزومتري)؛

الطاقة الحركية المحددة (ضغط السرعة).

يعبر المجموع z++ = H عن إجمالي الطاقة النوعية للسائل (الرأس الإجمالي).

يستنتج من المعادلة (2.1) أنه عندما يتحرك مائع حقيقي، ينخفض ​​الضغط الإجمالي باتجاه مجرى النهر (H 2<Н 1). Величина h 1-2 = Н 1 - Н 2 характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

ينعكس الانخفاض في الضغط الإجمالي بطريقة معينة على مكوناته - الضغط البيزومتري وضغط السرعة. إن طبيعة التغيرات في الضغط في نظام هيدروليكي معين لها أهمية عملية ويمكن دراستها بشكل تجريبي بوضوح.

الهدف من العمل

تأكد تجريبيا من صحة المعادلة

بيرنولي: تحديد طبيعة التغير في الضغط الكلي والبيزومتري والسرعة أثناء حركة الموائع في خط الأنابيب محل الدراسة.

تقنية تجريبية

يمكن إجراء العمل المختبري على تركيب متخصص وحامل عالمي.

في الحالة الأولى، يتم قياس الضغوط البيزومترية والإجمالية في أقسام التحكم في القسم التجريبي أثناء حركة السوائل الثابتة؛ في الحالة الثانية، يتم قياس الضغوط البيزومترية فقط، مع حساب لاحق للضغوط الإجمالية.

استناداً إلى البيانات التجريبية، تم إنشاء رسم بياني للضغط وإجراء تحليل للتغيرات على طول تدفق مكونات معادلة برنولي.

وصف المصنع التجريبي

إجراءات العمل

معالجة البيانات التجريبية

ويرد تحليل الرسم البياني للضغط. تم تقديم استنتاج حول طبيعة التغير في الضغط الكلي والبيزومتري والسرعة على طول الجريان مع التفسيرات المناسبة.

أسئلة التحكم

1. ما هو المعنى الفيزيائي لمعادلة برنولي؟

2. اشرح مفاهيم الضغط الهندسي والبيزومتري والضغط الكلي؟

4. ماذا تظهر خطوط الضغط والبيزومتر؟

5. ما الذي يحدد طبيعة التغير في الضغط الكلي والضغط البيزومتري والسرعة على طول التدفق؟

6. ما هي طاقة السائل المتحرك التي يتم بها التغلب على المقاومة الهيدروليكية؟

العمل المختبري رقم 3

دراسة أوضاع حركة السوائل

معلومات عامة

عندما يتحرك السائل في خط أنابيب (قناة)، هناك وضعان للتدفق ممكنان: الصفحي والمضطرب.

يتميز النظام الصفحي بالحركة المنتظمة ذات الطبقات، حيث تتحرك الطبقات الفردية من السائل بالنسبة لبعضها البعض دون أن تختلط مع بعضها البعض. لا يتم غسل تيار الطلاء الذي يتم إدخاله في التدفق الصفحي من الماء بواسطة البيئة ويكون له مظهر خيط ممتد.

يتميز النظام المضطرب بحركة مضطربة وفوضوية، عندما تتحرك جزيئات السائل على طول مسارات معقدة ومتغيرة باستمرار. يؤدي وجود مكونات السرعة العرضية في التدفق المضطرب إلى اختلاط مكثف للسائل. في هذه الحالة، لا يمكن للتيار الملون أن يوجد بشكل مستقل ويتفكك على شكل دوامات في كامل المقطع العرضي للأنبوب.

أثبتت التجارب أن طريقة الحركة تعتمد على متوسط ​​السرعة u، وقطر الأنبوب d، وكثافة السائل r، ولزوجته المطلقة m. لتوصيف النظام، من المعتاد استخدام مجموعة من هذه الكميات، المكونة بطريقة معينة في مجمع بلا أبعاد - رقم رينولدز

حيث n = m/r هو معامل اللزوجة الحركية.

يُطلق على رقم رينولدز الموافق للانتقال من الجريان الصفحي إلى الجريان المضطرب اسم "حرج" ويُسمى Re cr. وينبغي التأكيد على أنه بسبب عدم استقرار تدفق السوائل عند حدود الأنظمة الصفحية والمضطربة، فإن قيمة Re cr غير محددة بدقة. بالنسبة للأنابيب الأسطوانية عند تحرك المياه، مع مراعاة شروط دخول الجريان وخشونة الجدار ووجود اضطرابات أولية Re cr = 580-2000. في الحسابات، عادة ما يتم أخذ Re cr » 2300.

في إعادة إعادة كر – مضطرب.

في معظم التطبيقات التقنية المتعلقة بحركة الوسائط منخفضة اللزوجة (الماء والهواء والغاز والبخار)، يتم تنفيذ نظام مضطرب - إمدادات المياه، والتهوية، وإمدادات الغاز، وأنظمة إمدادات الحرارة. يحدث الوضع الصفحي في المبادلات الحرارية للأغشية (عندما يستنزف الغشاء المتكثف تحت تأثير الجاذبية)، وعند تصفية المياه في مسام التربة، وعندما تتحرك السوائل اللزجة عبر خطوط الأنابيب.

الهدف من العمل

من خلال الملاحظات البصرية، تحديد طبيعة حركة السوائل في ظل أوضاع مختلفة؛ إتقان منهجية حساب نظام الضغط؛ بالنسبة للمحطة التجريبية، حدد رقم رينولدز الحرج.

وصف المصنع التجريبي

يشتمل تركيب المختبر (الشكل 3.1) على خزان ضغط، وخط أنابيب (مع قسم شفاف للمراقبة البصرية)، ووعاء به صبغة، وخزان قياس.

يتم تثبيت وعاء الصبغة بحامل ثلاثي الأرجل على جدار خزان الضغط ومجهز بأنبوب لتزويد الصبغة بتدفق المياه المتحرك في خط الأنابيب. يتم ضبط معدل التدفق بواسطة صمام التحكم ويتم تحديده باستخدام خزان القياس.

أمر العمل

معالجة البيانات التجريبية

تحليل النتائج. استنتاجات من العمل

ويرد تحليل للملاحظات البصرية لطبيعة حركة السوائل في ظل أوضاع مختلفة. تم ملاحظة قيمة رقم رينولدز الحرج للمحطة التجريبية ونتائج التحديد المحسوب للوضع.

أسئلة التحكم

1. ما هي أنظمة تدفق السوائل التي تعرفها؟

2. اشرح طريقة التحديد التجريبي لنظام التدفق.

3. ما هو الفرق الأساسي بين النظام المضطرب والنظام الصفحي؟

4. كيف يتم تحديد نظام التدفق عن طريق الحساب؟

5. تحديد رقم رينولدز الحرج.

6. أعط أمثلة على الأنظمة التقنية (الأجهزة) التي يحدث فيها ما يلي: أ) الوضع الصفحي؛ ب) النظام المضطرب.

العمل المختبري رقم 4

تحديد المعامل الهيدروليكي

احتكاك

معلومات عامة

يفقد تدفق السوائل الذي يتحرك بشكل منتظم في أنبوب (قناة) بعضًا من طاقته بسبب الاحتكاك على سطح الأنبوب، وكذلك الاحتكاك الداخلي في السائل نفسه. تسمى هذه الخسائر خسائر الضغط على طول التدفق أو خسائر الضغط بسبب الاحتكاك.

وفقا لمعادلة برنولي، فقدان الضغط على طول أنبوب أفقي ذو قطر ثابت

ح دل =، (4.1)

أين هي الضغوط البيزومترية في الأقسام قيد النظر.

تظهر التجارب أن خسائر الضغط على طول الطول تتناسب مع المعامل بدون أبعاد l وتعتمد على الطول l والقطر d لخط الأنابيب ومتوسط ​​السرعة u. تم تأسيس هذا الاعتماد من خلال صيغة دارسي-وايسباخ المعروفة

ح دل = . (4.2)

يعتمد المعامل l، الذي يميز مقاومة الاحتكاك، بشكل عام على رقم رينولدز Re والخشونة النسبية لجدران الأنابيب D/d (هنا D هو الحجم المطلق لنتوءات الخشونة). ومع ذلك، فإن تأثير هذه الكميات على المعامل l في الأنظمة الصفحية والمضطربة مختلف.

في الوضع الرقائقي، ليس للخشونة أي تأثير على مقاومة الاحتكاك. في هذه الحالة، l = f(Re) ويتم إجراء الحساب وفقًا للصيغة

ل = 64/إعادة. (4.3)

في الوضع المضطرب، يتم تحديد تأثير Re وD/d بقيمة رقم رينولدز. في حالة Re الصغيرة نسبيًا، وكذلك في الوضع الصفحي، يكون المعامل l دالة لعدد رينولدز Re فقط (منطقة الأنابيب الملساء هيدروليكيًا). بالنسبة للحساب، تنطبق هنا صيغ G. Blasius على Re £ 10 5:

ل = 0.316 / إعادة 0.25، (4.4)

وصيغة ج.ك. كوناكوف في Re £ 3×10 6:

في نطاق أرقام رينولدز المعتدلة l = f(Re,) ويتم إعطاء اتفاق جيد مع التجربة من خلال صيغة A.D. التشوليا:

عند قيم Re الكبيرة بما فيه الكفاية (التدفق المضطرب المتطور)، يكون تأثير الاحتكاك اللزج ضئيلًا والمعامل l = f(D/d) هو ما يسمى بمنطقة الأنابيب الخشنة تمامًا. في هذه الحالة، يمكن إجراء الحساب باستخدام صيغة BL. شيفرينسون:

تم الحصول على الصيغ المذكورة أعلاه وغيرها من الصيغ التجريبية المعروفة لتحديد معامل الاحتكاك الهيدروليكي من خلال معالجة الرسوم البيانية التجريبية. من خلال مقارنة نتائج حساب l باستخدام هذه الصيغ مع القيم التجريبية، يمكن للمرء تقييم موثوقية التجارب التي تم إجراؤها.

الهدف من العمل

تعلم منهجية تحديد معامل الاحتكاك الهيدروليكي بشكل تجريبي؛ لظروف التجربة، تحديد اعتماد معامل الاحتكاك الهيدروليكي على نظام تدفق السوائل ومقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع الحسابات باستخدام الصيغ التجريبية.

تقنية تجريبية

يتم تحديد معامل الاحتكاك الهيدروليكي بالطريقة غير المباشرة باستخدام صيغة دارسي فايسباخ (4.2). في هذه الحالة، يتم تحديد فقدان الضغط h dl مباشرة من التجربة - من الفرق في الضغوط البيزومترية في بداية ونهاية قسم خط الأنابيب قيد الدراسة، وسرعة الحركة u من معدل تدفق السائل Q.

تم إنشاء الاعتماد l = f(Re) عن طريق إجراء تجارب تحت أوضاع مختلفة لحركة السوائل وإنشاء رسم بياني مطابق.

وصف المصنع التجريبي

يشتمل إعداد المختبر (الشكل 4.1) على خزان ضغط، وخط أنابيب تجريبي، وخزان قياس.

خط الأنابيب التجريبي أفقي، ذو مقطع عرضي ثابت (l = 1.2 m، d = 25 mm). يوجد في منطقة تحديد فقدان الضغط حلمتان للضغط الساكن، متصلان بمقاييس الضغط باستخدام خراطيم مطاطية. يتم تركيب صمام خلف قسم القياس لتنظيم تدفق المياه.

إجراءات العمل

معالجة البيانات التجريبية

تحليل النتائج. الاستنتاج بشأن العمل

العمل المختبري رقم 5

تحديد المعامل المحلي

مقاومة

معلومات عامة

في الأنظمة الهيدروليكية الحقيقية، يفقد السائل المتحرك الطاقة الميكانيكية في المقاطع المستقيمة من الأنابيب، وكذلك في التركيبات والمقاومات المحلية الأخرى. يعود فقدان الطاقة للتغلب على المقاومة المحلية (ما يسمى بفقد الضغط المحلي) جزئيًا إلى الاحتكاك، ولكن إلى حد كبير إلى تشوه التدفق، وانفصاله عن الجدران، وحدوث تدفقات دوامية مكثفة.

يتم تحديد خسائر الضغط المحلي عن طريق الحساب باستخدام صيغة فايسباخ:

ح م = ض م (ش 2 /2ز)، (5.1)

حيث z m هو معامل المقاومة المحلية؛ يُظهر الجزء الذي يتم إنفاقه من ضغط السرعة للتغلب على المقاومة.

تعتمد قيمة z m في الحالة العامة على نوع المقاومة المحلية ونظام التدفق. وترد القيم التجريبية لمعامل المنطقة التربيعية للنظام المضطرب في الجداول المرجعية.

الهدف من العمل

التعرف على منهجية التحديد التجريبي لمعامل المقاومة المحلية؛ تحديد تجريبياً المعامل z m للمقاومة المحلية قيد الدراسة وإثبات اعتمادها على رقم رينولدز ومقارنة البيانات التي تم الحصول عليها مع البيانات الجدولية.

تقنية تجريبية

وصف المصنع التجريبي

يتضمن التثبيت التجريبي لتحديد معامل المقاومة المحلية (الشكل 5.1) خزان ضغط وخط أنابيب مع المقاومة المحلية التي يتم اختبارها وخزان قياس. يتم تثبيت حلمات الضغط الثابت على خط الأنابيب أمام وخلف المقاومة المحلية، والتي يتم توصيلها بمقاييس الضغط باستخدام خراطيم مطاطية. يوجد صمام لتنظيم تدفق المياه.

إجراءات العمل

معالجة البيانات التجريبية

تحليل النتائج

ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:

إذا كانت هذه المادة مفيدة لك، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:

إقرأ أيضاً:

• 0

  اختبار "التنظيم الكيميائي للخلية"

  2024-01-15 04:59:48

• 0

  اتفاقيات التفاعل الشبكي مثال على اتفاقية التفاعل الشبكي للمؤسسات التعليمية

  2024-01-15 04:59:48

• 0

  العالم الياباني يوشينوري أوسومي: “حصلت على جائزة نوبل بإثبات حكمة عادة روسية قديمة.. جائزة نوبل في التدبير المنزلي – أوليفر هارت

  2024-01-15 04:59:48