A folyadék típusa

r,
cm

W,
cm 3

Δ T,
NAK NEK

l,
cm

Δ W,
cm 3

β T ,
K -1

β T * ,
K -1

Alkohol

AZ OROSZ Föderáció OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA Togliatti Állami Egyetem

Építőmérnöki Intézet Vízellátási és Közegészségügyi Tanszék

MÓDSZERTANI UTASÍTÁSOK

laboratóriumi munkákhoz a „HIDRAULIKA” tudományágban

akadémiai tanácsadónak

Toljatti 2007

UDC 532.5 (533.6)

Útmutató a „Hidraulika” szakterület laboratóriumi munkáihoz diákok számára építőipari szakterületek nappali tagozatos oktatás. / Összeg. Kalinin A.V., Lushkin I.A. – Toljatti: TSU, 2006.

Felvázoljuk a laboratóriumi munka céljait, célkitűzéseit, programját, utasításokat adunk a munkára való felkészüléshez és azok végrehajtásához.

Ill. 12. asztal 8. Bibliográfia: 5 cím.

Összeállította: Kalinin A.V., Lushkin I.A. Tudományos szerkesztő: Vdovin Yu.I.

Jóváhagyta az intézet módszertani tanácsának szerkesztői és kiadói tagozata.

© Toljatti Állami Egyetem, 2007

Útmutató a laboratóriumi munkákhoz

A tanult kurzus alapja az, hogy a hallgatók elsajátítsák a kezdeti karvezetési készségeket kutatómunka, megértve az eredményeket laboratóriumi kutatás, a kapott eredmények bemutatása és megvédése. A laboratóriumi munkákat a Vízellátási és Közegészségügyi Osztály laboratóriumaiban végzik. A munka során a hallgatónak lehetősége van a folyadékban előforduló jelenségek megtekintésére, tanulmányozására, mérésekre fizikai mennyiségek, elsajátítja a kísérletek felállításának módszertanát, elsajátítja a kísérlet eredményeként kapott adatok feldolgozását, a kutatási eredmények bemutatását. A laboratóriumi munka során a tanulónak meg kell tanulnia a mérőeszközök használatát.

A laboratóriumi munka elvégzése előtt figyelemmel kísérik a hallgató elméleti anyagának ismeretét a témában kísérleti kutatás. Az ellenőrzést akadémiai tanácsadó végzi teszt formában. Laboratóriumi munkát végezhet, ha a tesztkérdések 40%-ára helyesen válaszol.

A 4. és 5. számú laboratóriumi munkákban a hallgatónak a kísérleti vizsgálat elvégzése előtt ki kell számítania a fizikai modell paramétereit. A számítási eredményeket bemutatják az akadémiai tanácsadónak. Ha a hallgató nem fejezte be a számítást, a hallgató nem vehet részt a kísérleti vizsgálatban.

A kísérleti vizsgálat eredményeit jelentés formájában mutatjuk be. A jegyzőkönyv tartalmazza: a munka célját, beépítési rajzot, alapvető számítási képleteket, mérési és számítási táblázatokat, grafikonokat, következtetéseket. A tanulmány eredményeit – egy tudományos tanácsadó általi áttekintést követően – felhasználják a rövid csővezeték tervezése során.

A GS - 3 univerzális hidraulikus állvány leírása

Az univerzális hidraulikus állvány (lásd 1. ábra) laboratóriumi és kutatómunkára szolgál, melynek célja a folyadékmozgás törvényeinek tanulmányozása. A hidraulikus állványt a Samara Állami Aerodinamikai Egyetem Hőmérnöki és Hőgépek Tanszékén fejlesztették ki.

A hidraulikus állvány fő elemei:

nyomás- és vevőkészülék;

munkaterület;

szivattyú;

mérőeszközök.

A 4 állványon egy 2 nyomótartály található, rozsdamentes acélból, gömb alakú. A nyomástartó tartály 3 kimeneti csővel rendelkezik, amelyhez a 15 munkaszakasz tömítéssel van rögzítve. A munkaszakasz másik vége gumimandzsetta segítségével van a csőben rögzítve, amelyet a 17-es mechanizmus a szakaszra tol.

A 8. szelep nyitásakor víz lép be a nyomóvezetékbe a 9. szivattyúból A kísérlet során a 6. tápszelepet és a 7. leeresztő szelepet zárni kell. A munkaterületen áthaladó vízáramlást a munkaterület kijáratánál lévő 18 szelep és a 8 szelep szabályozza

Rizs. 1. Hidraulikus állvány diagram

A fogadóeszköz egy 22 tartály, amely a 12 leeresztő vezetékhez van csatlakoztatva. A 10 konzolon a fogadótartály fölé egy 20 mérőtartály van felszerelve a vízáramlás mérésére. A konzolra egy 11 tálca van felszerelve, amely a víz összegyűjtésére és a 20 mérőtartályba történő leeresztésére szolgál. A mérőtartály alján egy 21 szelep található, amelyet egy emelős mechanizmus vezérel.

A mérőműszereket egy piezometrikus 13 pajzs képviseli, amelyre hét üvegcső van felszerelve. A nyomástartályban lévő túlnyomás mérése szabványos nyomásmérővel 1 történik. A vízáramlás mérésekor az 5 vezérlőpanelen lévő szelep zárásával egyidejűleg egy elektromos stopperóra kapcsol be. A mérőtartály bizonyos térfogatának (3 liter) vízzel való feltöltése után a szintkapcsoló érintkezője bezárul, és ezzel egyidejűleg az elektromos stopperóra is leáll.

A hidraulikus állvány zárt körben működik, vizet szivattyúzva az ellátó tartályból, leeresztve a fogadó tartályba és nyomás alatt az ellátó tartályba.

1. sz. laboratóriumi munka A víz viszkozitási együtthatója értékének meghatározása

1. A munka célja: a víz viszkozitási együtthatójának és sűrűségének kísérleti meghatározása adott hőmérsékleten. A kísérleti eredményeket egy rövid csővezeték kiszámításához használjuk fel.

2. Munkaprogram:

2.1 Határozza meg a víz viszkozitását adott hőmérsékleten Engle viszkoziméterrel

2.2.Mérje meg a folyadék sűrűségét hidrométerrel. 2.3 Határozza meg a vizsgált folyadék dinamikus viszkozitását.

3. A laboratóriumi felszerelés és a mérőműszerek leírása

Engler viszkoziméter(2. ábra) egy 1 fémhengerből áll, amelynek alja gömb alakú, lyukas. A lyukat a 2 rúd zárja le. A folyadék viszkozitás változásának hőmérséklettől való függését vizsgálva a hengert állítható vízmelegítésű 3 vízfürdőbe helyezzük.

2. ábra Engler viszkoziméter

A hidrométer működési elve (lásd 3. ábra) Arkhimédész törvényének alkalmazásán alapul, mely szerint az Arkhimédész-erő függőlegesen felfelé hat egy folyadékba helyezett testre. Ennek az erőnek a nagysága a folyadék sűrűségétől függ. Minél nagyobb a folyadék sűrűsége, amelybe a testet helyezzük, annál nagyobb lesz az Arkhimédész-erő, amely kiszorítja a testet a folyadékból. Lehetőség van a testre úszó formájában jelöléseket alkalmazni, amelyek a sűrűség különböző értékeinek felelnek meg, és attól függően, hogy egy ilyen „úszó” mennyire látható a folyadék felszíne felett, ítélje meg ennek a folyadéknak a sűrűségét.

Rizs. 3. Hidrométer

4. Munkarend:

4.1. Öntsön ≈ 250 cm 3 tesztfolyadékot az 1. hengerbe, és helyezzen egy mérőedényt a lyuk alá.

4.2. A 2-es rúd segítségével nyissa ki a hengerben lévő lyukat, és ezzel egyidejűleg kapcsolja be a stopperórát.

4.3. Határozza meg a τ időt! 1 kiáramlás egy 200 cm3-es tesztfolyadékból szobahőmérsékleten. A kísérletet legalább 3-szor megismételjük.

4.4. Óvatosan törölje le a hengert és öntse bele úgy, hogy az alsó lyuk zárva legyen ≈ 250 cm 3 referencia folyadék (desztillált víz).

4.6. Határozza meg a τ lejárati időt! 2 referencia folyadék.

4.7. A ρ sűrűség meghatározásához öntsük a vizsgált folyadékot egy magas mérőpohárba. A hidrométert leeresztjük az üvegbe, és a hidrometriás skálával meghatározzuk a folyadék sűrűségét.

4.8. Határozza meg az átlagos τ lejárati időt! 1sr és τ2sr

τ av = τ " + τ " + ... + τ n , n

ahol n a mérések száma. 4.9. Engler-fok számítása

°E = τ 1sr.

τ 2sr

4.10. A kinematikai viszkozitás ν együtthatóját az Ubelode képlet segítségével határozzuk meg

ν = (0,0732° Oe− 0,0631° Oe).

4.11. A μ dinamikus viszkozitási együtthatót a képlet segítségével találjuk meg

ν = μ ρ .

4.12. A mérések és számítások eredményeit az 1. táblázat foglalja össze, és egy rövid csővezeték kiszámításakor használják

Asztal 1

5. Következtetések

A tesztfolyadék viszkozitása

2. sz. laboratóriumi munka A folyadékmozgás törvényszerűségeinek tanulmányozása

1. A munka célja: A „Folyadékdinamika és kinematika alapjai” témakör tanulmányozása során levont következtetések kísérleti megerősítése, rövid csővezeték nyomóvezetékének és piezometrikus vonalának megépítésében való jártasság elsajátítása.

2. Munkaprogram:

2.1 Határozza meg a H nyomást a cső tengelyének három pontjában, keresse meg a nyomásveszteséget. 2.2 Határozza meg az áramlási sebességet a cső tengelyén.

2.3 Rajzolja fel a H össznyomás és a H p hidrosztatikus nyomás változásának grafikonját a cső hosszában.

3. A telepítés leírása. A laboratóriumi munka a Jóléti és Erőszaki Osztály hidraulikai laboratóriumának helyiségeiben történik. A hidraulikus állvány munkarésze, amelyen a munka folyik, egy ferde fémcső, változó keresztmetszetű (4. ábra). A statikus és a teljes folyadéknyomás mérésére piezometrikus és pitot csöveket szerelnek fel az 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 és 5-5 szakaszokban. A csőben a folyadékáramlást az állvány munkarészének végén található szelep szabályozza.

Rizs. 4. A hidraulikus állvány munkaterületének diagramja

4. Munkarend:

4.1. Bekapcsoljuk a telepítést.

4.2. Nyissa ki a szelepet az állvány munkaterületének végén.

4.3. Minden szakaszon megmérjük az l csőszakaszok és a z ordináta távolságát.

4.3. Miután a légbuborékok kijöttek a csövekből, rögzítjük a piezométer leolvasását

És Pitot csövek minden szekcióban.

4.4. Kapcsolja ki a telepítést.

4.5. A szakaszok közötti energiaveszteségek meghatározása

h w 1- 2 = H 1 - H 2, h w 2 - 3 = H 2 - H 3 stb.,

ahol h w 1 − 2 – nyomásveszteség az 1-1 és 2-2 szakaszok között; h w 2 − 3 – nyomásveszteség a 2-2 és 3-3 szakaszok között; H 1 , H 2 , H 3 – Pitot-cső mérései az 1-1, 2-2 és 3-3 szakaszokban.

4.6. Keresse meg az egyes szakaszokban mért sebességnyomást

ahol H i ​​a Pitot-cső leolvasása a megfelelő szakaszban; H pi – a piezometrikus cső leolvasása a megfelelő szakaszban.

4.7. Határozza meg az áramlási sebességet a cső tengelyén

υ = 2 gh υ .

4.8. A kutatási eredményeket a 2. táblázat tartalmazza 2. táblázat

Hidraulikával kapcsolatos laboratóriumi munka - Oktatási részleg, Minisztérium Mezőgazdaság Orosz Föderáció...

Környezetgazdálkodási Tanszék,

építőipar és hidraulika

OPD.F.03 Hidraulika

Opd.f.02.05 hidraulika

OPD.F.07.01 Hidraulika

OPD.F.08.03 HIDRAULIKA

OPD.F.07 Hidraulika és hidraulikus gépek

OPD.R.03 ALKALMAZOTT HIDROMECHANIKA

OPD.F.08 HIDROGÁZDINAMIKA

Hidraulika laboratóriumi munkái

Irányelvek

1. sz. laboratóriumi munka

AZ ALAPVETŐ HIDRAULIKA MÉRÉSE

FOLYADÉK JELLEMZŐI

Általános információ

Laboratóriumi gyakorlatban és gyártási körülmények között a következő paramétereket mérik: szint, nyomás és folyadékáramlás.

Szintmérés. A legegyszerűbb eszköz egy üvegcső, amely az alsó végén egy nyitott tartályhoz kapcsolódik, amelyben a szintet meghatározzák. A csőben és a tartályban, mint a kommunikáló edényekben, a folyadékszint helyzete azonos lesz.

Széles körű alkalmazásúszószintmérőket kapott (üzemanyagtartályokban, csoportos itatókban, különféle technológiai tartályokban). A készülék munkarésze - az úszó - követi a folyadékszint mérését, és ennek megfelelően változnak a skálán látható értékek. Az úszó (elsődleges érzékelő) fel-le mechanikus mozgása reosztát vagy induktor segítségével elektromos jellé alakítható, és egy másodlagos eszközzel rögzíthető. Ebben az esetben a leolvasások távoli továbbítása lehetséges.

A kívánt mennyiség meghatározására szolgáló közvetett módszereken alapuló eszközök közül pl. legnagyobb érdeklődés kapacitív szintmérőt jelent. Érzékelőként vékony műanyag szigetelőréteggel bevont fémelektródát használ. Az áram csatlakoztatásakor az elektróda-folyadék-tartály rendszer kondenzátort képez, amelynek kapacitása a folyadék szintjétől függ. A kapacitív érzékelők hátrányai közé tartozik a leolvasások jelentős függése az elektróda szigetelésének állapotától.

Nyomásmérés . A mérőműszereket céljuk alapján különböztetjük meg légköri nyomás(barométer), túlnyomás (nyomásmérők - pg>0-nál és vákuummérők - pg-nál<0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

A működés elve alapján vannak folyékony és rugós eszközök.

Folyékony eszközökben a mért nyomást egy folyadékoszlop egyensúlyozza ki, amelynek magassága nyomásmérőként szolgál. A piezométert az egyszerű kialakítás jellemzi, amely egy függőleges üvegcső, amely az alsó végén egy helyre kapcsolódik

nyomásmérések (1.1a ábra).

1.1 ábra Folyékony eszközök:

a) piezométer;

b) U alakú cső

A csatlakozási pont nyomásértékét a piezométerben a folyadékemelkedés h magassága határozza meg: p=rgh, ahol r a folyadék sűrűsége.

A piezométerek kényelmesek kis túlnyomások mérésére - körülbelül 0,1-0,2 at. Funkcionálisan a nyomásmérőként, vákuummérőként és nyomáskülönbségmérőként használt kétcsöves U-alakú műszerek (1.1b. ábra) lehetőségei szélesebbek. A készülék üvegcsöve megtölthető nehezebb folyadékkal (például higannyal). A folyékony műszerek viszonylag nagy pontosságúak, műszaki mérésekre, valamint más típusú műszerek kalibrálására és tesztelésére használják.

Rugós készülékekben a mért nyomást egy rugalmas elem (csőrugó, membrán, harmonika) érzékeli, amelynek deformációja nyomásmérőként szolgál. A csőrugós eszközök széles körben elterjedtek. Egy ilyen készülékben egy ovális keresztmetszetű cső alsó nyitott vége (1.2a. ábra) mereven rögzítve van a házban, a felső (zárt) vége pedig térben szabad.

Közepes nyomás hatására a cső hajlamos kiegyenesedni (ha p>p at), vagy fordítva, még jobban meghajlik (ha 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.

1.2 ábra Rugós eszközök:

a) csőrugóval;

b) fújtató; c) membrán

A pontossági osztály szerint a cső alakú egyfordulatú rugóval rendelkező eszközöket a következőkre osztják:

Műszaki (rutin mérésekhez - 1,5; 2,5; 4,0 pontossági osztály);

Példaértékű (a pontos mérésekhez - pontossági osztály 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0);

Vezérlés (a műszaki prioritások ellenőrzéséhez - 0,5 és 1,0 pontossági osztály).

A pontossági osztály a készülék számlapján van feltüntetve; normál körülmények között (t=20°C, p=760 Hgmm) a maximális skálaérték százalékában jellemzi a készülék maximális hibáját.

Áramlásmérés. A folyadékáramlás meghatározásának legegyszerűbb és legpontosabb módszere a térfogatmérő mérőedény segítségével. A mérés levezethető egy ismert W térfogatú edény feltöltésének T idejére. Ekkor az áramlási sebesség Q=W/T. Gyártási körülmények között különféle térfogat- és nagy sebességű mérőket (lapátos és turbinás) használnak W folyadékmennyiség-mérőként. A módszer lehetővé teszi az időátlagolt Q értékek meghatározását.

A) b) V)

2.5 ábra Folyadékmérők:

A− volumetrikus ovális fogaskerekekkel; b− rotációs;

V− nagy sebességű, szárnyas lemezjátszóval

A nyomóvezetékekben a pillanatnyi áramlási sebesség mérésére különféle típusú áramlásmérőket használnak (1.4. ábra). Kényelmes a

mérések áramlásmérők korlátozó eszközökkel. A készülék működési elve azon alapul, hogy az áramlásban statikus nyomáskülönbséget hozunk létre szűkítő eszközzel (például membránnal), és ezt nyomáskülönbség-mérővel mérjük (1.4b. ábra). A folyadékáramlást a Q = f(h) kalibrációs táblázat vagy a következő képlet segítségével határozzuk meg:

Q = mАÖ2gh, (2.2)

ahol m a korlátozó berendezés áramlási együtthatója;

h – nyomáskülönbségmérő leolvasása;

A – áramlásmérő állandó;

ahol D a csővezeték átmérője;

d – a korlátozó eszköz nyílásának átmérője.

1.4 ábra Folyadékáramlásmérők:

a) állandó nyomáskülönbség (rotaméter);

b) változó nyomásesés

(szűkítő eszközzel - membrán);

c) indukció

A munka célja

Ismerkedjen meg a szint, nyomás és folyadékáramlás mérésére szolgáló műszerek felépítésével, működési elvével és működésével; megtanulják az áramlásmérők kalibrálásának technikáját.

Munkafolyamat

2. sz. laboratóriumi munka

Az egyenlet kísérleti vizsgálata

Bernoulli

Általános információ

Egy valódi folyadék egyenletes, egyenletesen változó mozgásához a Bernoulli-egyenlet a következőképpen alakul:

z 1 + , (2.1)

ahol z 1, z 2 az 1. és 2. szakaszok súlypontjainak magasságai;

р 1, р 2 – nyomások szakaszokban;

u 1, u 2 - átlagos áramlási sebesség szakaszokban;

a 1 , a 2 - kinetikus energia együtthatók.

Energetikai szempontból:

z – pozíció fajlagos potenciális energiája (geometriai nyomás);

A nyomás fajlagos potenciális energiája (piezometrikus nyomás);

Fajlagos kinetikus energia (sebességnyomás).

A z++ = H összeg a folyadék teljes fajlagos energiáját fejezi ki (teljes fej).

A (2.1) egyenletből az következik, hogy amikor egy valódi folyadék mozog, a teljes nyomás lefelé csökken (H 2<Н 1). Величина h 1-2 = Н 1 - Н 2 характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

A teljes nyomás csökkenése bizonyos módon tükröződik a komponensein - a piezometrikus és a sebességi nyomáson. Egy adott hidraulikus rendszerben a nyomásváltozások természete gyakorlati érdeklődésre tart számot, és egyértelműen kísérletileg tanulmányozható.

A munka célja

Kísérletileg erősítse meg az egyenlet érvényességét

Bernoulli: a vizsgált csővezetékben a folyadék mozgása során bekövetkező össz-, piezometrikus és sebességváltozás természetének megállapítása.

Kísérleti technika

A laboratóriumi munkákat speciális telepítésen és univerzális állványon lehet elvégezni.

Az első esetben a kísérleti szakasz kontroll szakaszaiban piezometrikus és össznyomást mérünk a folyadék egyenletes mozgása közben, a második esetben csak piezometrikus nyomást mérünk, majd az össznyomást számoljuk.

A kísérleti adatok alapján nyomásgrafikont készítünk, és a Bernoulli-egyenlet összetevőinek áramlása mentén bekövetkező változásokat elemzi.

A kísérleti üzem leírása

Munkafolyamat

Kísérleti adatok feldolgozása

A nyomásdiagram elemzése megtalálható. Megfelelő magyarázatokkal következtetést adunk az áramlás mentén bekövetkező össz-, piezometrikus és sebesség-nyomás változás természetéről.

Ellenőrző kérdések

1. Mi a Bernoulli-egyenlet fizikai jelentése?

2. Ismertesse a geometriai, piezometrikus és össznyomás fogalmát?

4. Mit mutatnak a nyomás- és piezometrikus vonalak?

5. Mi határozza meg a teljes, piezometrikus és sebességi nyomás változásának jellegét az áramlás mentén?

6. A mozgó folyadék mekkora energiája révén győzik le a hidraulikus ellenállásokat?

3. sz. laboratóriumi munka

Folyékony mozgásmódok tanulmányozása

Általános információ

Amikor egy folyadék egy csővezetékben (csatornában) mozog, két áramlási mód lehetséges: lamináris és turbulens.

A lamináris rezsimet a réteges, rendezett mozgás jellemzi, amelyben az egyes folyadékrétegek egymáshoz képest mozognak anélkül, hogy egymással keverednének. A lamináris vízáramlásba bevezetett festéksugarat a környezet nem mossa ki, és megfeszített szálnak tűnik.

A turbulens rezsimet a rendezetlen, kaotikus mozgás jellemzi, amikor a folyadékrészecskék bonyolult, folyamatosan változó pályákon mozognak. A turbulens áramlásban a keresztirányú sebességkomponensek jelenléte a folyadék intenzív keveredését okozza. Ebben az esetben a színes áramlás nem létezhet önállóan, és örvények formájában szétesik a cső teljes keresztmetszetében.

Kísérletek során megállapították, hogy a mozgásmód függ az átlagos sebességtől u, a csőátmérőtől d, a folyadéksűrűségtől r és az abszolút viszkozitásától m. A rezsim jellemzésére szokás ezeknek a mennyiségeknek egy halmazát használni, amelyek bizonyos módon dimenzió nélküli komplexumot alkotnak - a Reynolds-szám

ahol n = m/r a kinematikai viszkozitási együttható.

A lamináris áramlásból a turbulens áramlásba való átmenetnek megfelelő Reynolds-számot kritikusnak nevezzük, és Re cr-nek jelöljük. Hangsúlyozni kell, hogy a lamináris és turbulens rezsimek határán a folyadékáramlás instabilitása miatt a Re cr értéke nincs szigorúan meghatározva. Hengeres csövekhez, amikor a víz mozog, figyelembe véve az áramlási bemenet feltételeit, a fal érdességét és a kezdeti zavarok jelenlétét Re cr = 580-2000. A számításoknál általában a Re cr » 2300-at veszik.

Re Re cr – turbulens.

Az alacsony viszkozitású közegek (víz, levegő, gáz, gőz) mozgásával kapcsolatos legtöbb műszaki alkalmazásban turbulens rendszert valósítanak meg - vízellátás, szellőztetés, gázellátás, hőellátó rendszerek. A lamináris üzemmód filmhőcserélőkben fordul elő (amikor a kondenzátumfilm a gravitáció hatására lefolyik), a víz szűrésekor a talaj pórusaiban, és amikor viszkózus folyadékok mozognak a csővezetékeken.

A munka célja

Vizuális megfigyelésekkel állapítsa meg a folyadék mozgásának természetét különböző módokon; elsajátítani a nyomási rendszer kiszámításának módszerét; a kísérleti üzem esetében határozza meg a kritikus Reynolds-számot.

A kísérleti üzem leírása

A laboratóriumi felszerelés (3.1. ábra) tartalmaz egy nyomástartó tartályt, egy csővezetéket (átlátszó résszel a vizuális megfigyeléshez), egy edényt festékkel és egy mérőtartályt.

A festéket tartalmazó edény háromlábú állvánnyal van rögzítve a nyomástartó tartály falára, és egy csővel van felszerelve, amely a festéket a csővezetékben mozgó vízáramhoz juttatja. Az áramlási sebességet egy szabályozószelep állítja be, és egy mérőtartály segítségével határozza meg.

Munkarend

Kísérleti adatok feldolgozása

Az eredmények elemzése. Következtetések a munkából

A folyadék mozgásának természetére vonatkozó vizuális megfigyelések elemzése különféle módokban történik. A kísérleti üzem kritikus Reynolds-számának értékét és az üzemmód számított meghatározásának eredményeit feljegyezzük.

Ellenőrző kérdések

1. Milyen folyadékáramlási rendszereket ismer?

2. Ismertesse az áramlási rendszer kísérleti meghatározásának módszerét!

3. Mi az alapvető különbség a turbulens és a lamináris rendszer között?

4. Hogyan határozható meg az áramlási rendszer számítással?

5. Határozza meg a kritikus Reynolds-számot.

6. Mondjon példákat olyan műszaki rendszerekre (eszközökre), amelyekben a következők fordulnak elő: a) lamináris üzemmód; b) turbulens rezsim.

4. sz. laboratóriumi munka

A hidraulikus együttható meghatározása

Súrlódás

Általános információ

A csőben (csatornában) egyenletesen mozgó folyadékáram a cső felületének súrlódása, valamint magában a folyadék belső súrlódása miatt veszít energiájából. Ezeket a veszteségeket az áramlás hosszában bekövetkező nyomásveszteségnek vagy a súrlódásból eredő nyomásveszteségnek nevezzük.

A Bernoulli-egyenletnek megfelelően nyomásveszteség egy állandó átmérőjű vízszintes cső hosszában

h dl = , (4.1)

hol vannak a piezometrikus nyomások a vizsgált szakaszokban.

A kísérletek azt mutatják, hogy a nyomásveszteség a hossz mentén arányos az l dimenzió nélküli együtthatóval, és függ a csővezeték l hosszától és d átmérőjétől, valamint az u átlagos sebességtől. Ezt a függőséget a jól ismert Darcy-Weisbach formula állapítja meg

h dl = . (4.2)

A súrlódási ellenállást jellemző l együttható általában az Re Reynolds-számtól és a csőfalak D/d relatív érdességétől függ (itt D az érdességi kiemelkedések abszolút mérete). Azonban ezeknek a mennyiségeknek a hatása az l együtthatóra lamináris és turbulens rendszerekben eltérő.

Lamináris üzemmódban az érdességnek nincs hatása a súrlódási ellenállásra. Ebben az esetben l = f(Re) és a számítás a képlet szerint történik

l = 64/Re. (4.3)

Turbulens módban az Re és D/d hatását a Reynolds-szám értéke határozza meg. Viszonylag kis Re mellett, valamint lamináris üzemmódban az l együttható csak az Re Reynolds-szám függvénye (a hidraulikusan sima csövek régiója). A számításhoz itt G. Blasius képletei alkalmazhatók Re £ 10 5 esetén:

l = 0,316/Re 0,25, (4,4)

és a képlet G.K. Konakov a Re£ 3×10 6-ban:

A mérsékelt Reynolds-számok tartományában l = f(Re,) és a kísérlettel való jó egyezést az A.D. képlete adja. Altshulya:

Megfelelően nagy Re (fejlett turbulens áramlás) esetén a viszkózus súrlódás hatása elhanyagolható, és az l = f(D/d) együttható a teljesen érdes csövek úgynevezett régiója. Ebben az esetben a számítás a B.L. képlet segítségével végezhető el. Shifrinson:

A fenti és más jól ismert empirikus képleteket a hidraulikus súrlódási együttható meghatározására kísérleti grafikonok feldolgozásával kaptuk. A képletekkel végzett l kiszámításának eredményeit összehasonlítva a kísérleti értékekkel, felmérhető az elvégzett kísérletek megbízhatósága.

A munka célja

Ismerje meg a hidraulikus súrlódási együttható kísérleti meghatározásának módszerét; a kísérlet körülményeihez állapítsa meg a hidraulikus súrlódási tényező függését a folyadékáramlási rezsimtől, és hasonlítsa össze a kapott eredményeket tapasztalati képletekkel végzett számításokkal.

Kísérleti technika

A hidraulikus súrlódási együtthatót közvetett módszerrel határozzuk meg a Darcy-Weisbach képlet (4.2) segítségével. Ebben az esetben a h dl nyomásveszteséget közvetlenül a tapasztalatok alapján határozzuk meg - a vizsgált csővezetékszakasz elején és végén a piezometrikus nyomások különbségéből, valamint a Q folyadékáramlási sebességből származó u mozgási sebességből.

Az l = f(Re) függést úgy határozzuk meg, hogy különböző folyadékmozgási módok mellett végezzük a kísérleteket, és készítünk egy megfelelő gráfot.

A kísérleti üzem leírása

A laboratóriumi elrendezés (4.1. ábra) egy nyomótartályt, egy kísérleti csővezetéket és egy mérőtartályt tartalmaz.

A kísérleti csővezeték vízszintes, állandó keresztmetszetű (l = 1,2 m, d = 25 mm). A nyomásveszteség meghatározására szolgáló területen két statikus nyomógomb található, amelyek gumitömlőkkel csatlakoznak piezométerekhez. A mérőrész mögött egy szelep van felszerelve a vízáramlás szabályozására.

Munkafolyamat

Kísérleti adatok feldolgozása

Az eredmények elemzése. Következtetés a munkáról

5. sz. laboratóriumi munka

Helyi együttható meghatározása

Ellenállás

Általános információ

Valódi hidraulikus rendszerekben a mozgó folyadék mechanikai energiát veszít a cső egyenes szakaszaiban, valamint a szerelvényekben és a szerelvényekben, valamint egyéb helyi ellenállásokban. A helyi ellenállások leküzdéséhez szükséges energiaveszteségek (ún. lokális nyomásveszteségek) részben a súrlódásból, de nagyobb mértékben az áramlás deformációjából, a falaktól való elszakadásából, valamint az intenzív örvényáramok fellépéséből adódnak.

A helyi nyomásveszteségeket a Weisbach-képlet alapján számítjuk ki:

h m = z m (u 2 /2g), (5.1)

ahol z m a helyi ellenállás együtthatója; megmutatja, hogy a sebesség nyomásának mekkora részét fordítják az ellenállás leküzdésére.

A z m értéke általános esetben a helyi ellenállás típusától és az áramlási rezsimtől függ. A turbulens rendszer négyzetes tartományának együtthatójának kísérleti értékeit a referenciatáblázatok adják meg.

A munka célja

Ismerje meg a helyi ellenállás együtthatójának kísérleti meghatározásának módszerét; Kísérletileg határozza meg a vizsgált lokális ellenállás z m együtthatóját, állapítsa meg a Reynolds-számtól való függését, és hasonlítsa össze a kapott adatokat a táblázatos adatokkal.

Kísérleti technika

A kísérleti üzem leírása

A helyi ellenállási együttható kísérleti meghatározására szolgáló berendezés (5.1. ábra) tartalmaz egy nyomótartályt, egy csővezetéket a vizsgált helyi ellenállással és egy mérőtartályt. A csővezetékre a helyi ellenállás elé és mögé statikus nyomógombok vannak felszerelve, amelyek gumitömlőkkel vannak összekötve piezométerekkel. Van egy szelep a vízáramlás szabályozására.

Munkafolyamat

Kísérleti adatok feldolgozása

Az eredmények elemzése

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznos volt az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Olvassa el még:

• 0

  Tesztelje "a sejt kémiai szerveződését"

  2024-01-15 04:59:48

• 0

  Hálózati interakcióra vonatkozó megállapodások Példa az oktatási intézmények hálózati interakciójáról szóló megállapodásra

  2024-01-15 04:59:48

• 0

  Yoshinori Ohsumi japán tudós: „A Nobel-díjat egy ősi orosz szokás bölcsességének bizonyításával kaptam... Háztartási Nobel-díj – Oliver Hart

  2024-01-15 04:59:48