Построение пьезометрической и напорной линий для трубопровода переменного сечения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Построение пьезометрической и напорной линий для трубопровода переменного сечения

Цель работы: ознакомиться с устройством опытной установки, построить по опытным данным напорную и пьезометрические линии для трубопровода переменного сечения.

Общие сведения

При установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в поле сил тяжести уравнение Бернулли, выражающее закон сохранения механической энергии потока на участке между двумя сечениями 1 и 2, имеет вид

бернулли пьезометрический трубопровод

,

где - средняя скорость течения жидкости в живом сечении потока;

- коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориолиса), учитывающий неравномерность распределения скорости в живом сечении потока. При ламинарном режиме движения =2; при развитом турбулентном режиме =1,05 1,1. Для большинства технических задач обычно принимается =1;

- плотность жидкости;

- давление в центре тяжести рассматриваемого сечения потока;

- потеря полного напора на преодоление сопротивлений на пути между рассматриваемыми сечениями 1 и 2 (рис. 1.1).

z - геометрическая высота (напор) определяет высоту положения центра тяжести живого сечения потока над произвольной горизонтальной плоскостью сравнения 0-0, характеризует удельную (единицы веса жидкости) энергию положения в поле сил тяжести.

P/ - пьезометрическая высота (напор) соответствует гидростатическому давлению в данной точке потока. Для измерения этого напора применяются пьезометры (прямые тонкостенные трубки), в которых жидкость поднимается на определенную высоту. Пьезометрический напор характеризует удельную потенциальную энергию давления в данном сечении потока.

Сумма z + p/ называется статическим напором.

- скоростная высота (напор) определяет удельную кинетическую энергию жидкости в данном сечении потока.

Для измерения суммы напоров применяется трубка Пито, носик которой загнут навстречу потоку (рис. 1.1). Уровень жидкости в этой трубке выше, чем в пьезометре, т.к. кинетическая энергия движения жидкости у носика трубки преобразуется в потенциальную энергию дополнительного столба высотой .

Графическая иллюстрация уравнения Бернулли

I - пьезометрическая линия; II - линия полного напора

Величина представляет собой полную механическую энергию единицы веса жидкости в данном сечении потока и называется полным или гидродинамическим напором.

В этом равнении каждый из членов имеет линейную размерность.

Линия, проведенная через концы отрезков, выражающих полную удельную энергию , называется напорной линией, а линия, проведенная через концы отрезков, выражающих удельную потенциальную энергию, называется пьезометрической линией.

Описание опытной установки

Опытная установка состоит из резервуара 12, заполненного водой, центробежного насоса 13 с электродвигателем, расходомерного устройства (счетчика жидкости) 11, всасывающего 3 и напорного трубопроводов 4.

Напорная труба 4 после вентиля 8 переходит в трубопровод переменного сечения 5, на характерных участках которого установлены пьезометры 1, сливной трубопровод с вентилем 6. Вакуумметр 9 и манометр 10 служат для измерения давления соответственно на входе и на выходе из насоса. Расходомер 11 служит для измерения количества жидкости, проходящего через поперечное сечение трубопровода.

Вентиль 6 перекрывает подачу жидкости на сливе трубопровода 5 переменного сечения. Вентиль 7 предназначен для регулирования расхода жидкости. Вентиль 8 перекрывает подачу жидкости в трубопровод переменного сечения.

Схема опытной установки

В данной работе для измерения давления служат вакуумметр 9, манометр 10 и пьезометры 1. Пьезометры 1 сообщаются верхним концом с атмосферой, а нижним концом - с трубопроводом переменного сечения 5. Пьезометры служат для определения избыточного давления в трубопроводе переменного сечения 5, вакуумметр - во всасывающем трубопроводе 3, манометр - в напорном трубопроводе 4.

Порядок проведения работы

1) Снять эскиз (схему) трубопровода переменного сечения с указанием геометрических размеров (диаметры сечений и расстояния между ними), а также нумерации пьезометров (сечений).

2) Проверить правильность показаний пьезометров. При отсутствии в них воздуха уровень воды должен быть на одинаковой отметке.

3) Включить в работу насос, подающий воду из водосборного бака в систему. После заполнения системы водой вентилем (8) задать некоторый расход воды в трубопроводе (5). В случае вытеснения воды из трубок уменьшить расход воды вентилем (8).

4) Определить величину расхода Q с помощью счетчика (11) и секундомера.

5) Измерить уровни воды в пьезометрах (статические напоры)

Обработка результатов измерений

Вычислить расход жидкости по формуле

__________, см³/c

где V - объем жидкости прошедший через счетчик, см³;

t - время, с.

Вычислить для каждого поперечного сечения площадь по формуле

_____________________, см²

где d - внутренний диаметр сечения.

Вычислить для каждого сечения значение средней скорости по формуле

_______________________см/с.

Вычислить для каждого сечения значение скоростного напора

_________________________см,

где g - ускорение свободного падения, g=981 см/c²;

Измерить геометрический напор z = _________см.

Определить для каждого сечения статический напор

___________________см.

Определить для каждого сечения величину гидродинамического напора, суммируя статический и скоростной напоры

_____________________см.

Определить потери полного напора между сечениями (1-ое сечение не входит в расчёт)

=_________________cм.

Результаты измерений и вычислений заносятся в таблицу.

Результаты измерений и вычислений

По данным этой таблицы в масштабе построить пьезометрическую и напорную линии. На этом же графике (на оси абсцисс) приводится схема трубопровода.

Размещено на Allbest.ru