Kísérleti építési és piezometrikus nyomóvezeték a folyadékáramlást a cső
Szövetségi Oktatási Ügynökség
Állami oktatási felsőoktatási intézmény
Perm Állami Műszaki Egyetem
Tanszék Hidraulika és hidraulikus
Kísérleti építése piezometrikus
és a nyomás vonalak folyadékáramlást egy tubus változó keresztmetszetű (geometriai illusztrálja Bernoulli-egyenlet)
Módszertani útmutató a laboratóriumi munka 7B
a diákok a tanulás minden formája
hidraulika, hidraulikus gép,
Az alapvető információkat a mechanikai energia egyensúly egyenlete összenyomhatatlan viszkózus folyadék áramlását, a leírás alapján képzési beállítása „Hydrodynamics DG-09”, meghatározott sorrendje a kísérlet és a megrendelés feldolgozása a kísérleti adatokkal.
Illusztráció 9. Irodalom 3 címei. 1. táblázat.
A tárgya laboratóriumi kutatások a variáció a fajlagos mechanikus energia a folyadék a cső mentén változó keresztmetszetű.
Empirikus vizsgálatára a viselkedését a piezometrikus, sebesség és a teljes nyomás mentén folyadékáramlást egy cső különböző átmérőjű.
2. Áttekintés
A mozgó folyadék tömege korlátos útmutató felületeket (például, cső) nevezett áramlási. Ábra. Az 1. ábra egy fragmensét egydimenziós állandósult áramlási viszkózus összenyomhatatlan folyadékkal.
Ábra. 1. A folyadék áramlási töredék
Döntetlen az áramlási keresztmetszet. Az átlagos keresztmetszete a folyadék sebessége
ahol Q - térfogati áramlási sebesség, azaz a térfogati mennyisége áthaladó folyadék keresztmetszete áramlási egységnyi idő, m3 / s ..
S - mentes területen.
Az ábrán a következő jelöléseket:
z - függőleges koordinátája a súlypont a keresztmetszet viszonyítva referenciasíkot;
p - nyomás (abszolút vagy gauge) a súlypontja a keresztmetszet.
Tól (1) az következik, hogy egy adott állandó áramlási sebességgel, növő keresztmetszeti területe csökkenését eredményezi átlagsebesség és fordítva csökkenő keresztmetszeti területe növeli az átlagos sebesség
Az így kapott folyadék a mechanikus mozgás, amely azt méri, hogy a mechanikus energiát. Legyen E - mechanikai energia a folyadék áramlását egy külön fejezetben. A hidraulika használt fogalmát az energia sűrűsége. Különösen azt lehet energiát hivatkozott az egység súlya a folyadék
amely az úgynevezett a nyomás. Mért nyomás hosszegységekben.
Az áramlási keresztmetszet egyenlő a teljes fej
ahol z - geodéziai fej jellemző fajlagos energia folyadék relatív a referenciasíkhoz helyzetben;
- hidraulikus fejet, ami meghatározza a specifikus „energiát nyomás”;
- sebesség nyomása egyenlő a konkrét mozgási energiája az áramlás a kijelölt szakasz.
Összeg - vízoszlopértéke tükröző konkrét potenciális energia az áramlási keresztmetszet.
Az érték a kifejezés a sebesség fej, az úgynevezett Coriolis tényező. Figyelembe veszi a egyenetlen eloszlása a helyi sebességek keresztmetszetében, és egyenlő az arány a kinetikus energia a folyadék a szakasz egy adott lokális sebesség a kinetikus energia kiszámítjuk az átlagos sebessége. Meg kell jegyezni, hogy az átlagos arány, szemben a lokális sebesség, lásd indirekt mérése a térfogati áramlási sebesség, és a keresztmetszeti területet (lásd Eq. (1)). A lamináris áramlás turbulens -.
Teljes víznyomás a részben kialakított sajátos helyzeti energia és a konkrét mozgási energiát. Általánosságban elmondható, hogy változik, de a változás az egyikük egyenlő másik veszteség. Egy fontos következtetés: az áramlási keresztmetszet a növekvő sebesség és a nyomás csökken, ezzel szemben, ha a nyomás csökken a sebesség növekedésével, vagyis ..
Menet közben a folyadék súrlódási erők nem dolgozik, és csökkenti a teljes fajlagos energia áramlását. Csökkent a teljes fajlagos energiáját a folyadék, amikor az elmozdul mentén az áramlás a részén 1-1 szakasz 2-2 (ábra. 2) egyenlő az adott súrlódási erő, ugyanazon a mozgó
ahol H 1 - fej teljes keresztmetszetében 1-1;
H 2 - a teljes fej a részén 2-2;
h 1-2 - munkájának súrlódási erők, amikor mozog a folyadékot a részben 1-1, hogy a szakasz 2-2, hivatkozott az egység súlya.
Ábra. 2. A cső
A mennyiség h 1-2 nevezzük fej teljes veszteséget a mozgás során egy viszkózus folyadék közötti említett szakaszok.
Expression (3) lehet csökkenteni formájában
Bővítése a teljes fej a (2) képletű, kapjuk:
(4) egyenlet fejezi ki változás a teljes fajlagos mechanikai energiáját a folyadék mozog a részén 1-1 szakasz 2-2 - egy Bernoulli-egyenlet a folyamatos áramlását a viszkózus összenyomhatatlan folyadékkal.
Daniel Bernoulli-egyenlet (r.) Az alapvető egyenlet hidromechanika, alapján, amely megoldotta számos gyakorlati zadachi.Primenitelno mozgó folyadék, azt fejezi ki, a törvény az energiamegmaradás az ideális folyadék energia egyensúlyát realnoyzhidkosti. Egyenlet ustanavlivaetsvyaz közötti nyomás, sebesség és helyzet vybrannyhsecheniypotoka ahol ezek a nyomás és sebesség.
Ha a vízszintes cső, az összehasonlítás sík kényelmesen navigálni a középvonala a csővezeték. Ezután a Bernoulli-egyenlet felírható a következőképpen:
Rögzítőszakasz 1-1 (lásd. 2. ábra), és elmozdulnak az áramlási keresztmetszet
2-2, lehetséges, hogy megtudja, a természet változásait piezometrikus, a sebesség és a fej teljes hossza mentén a patak.
A vonal a változást bemutató teljes nyomáson hossza mentén a patak, úgynevezett nyomóvezeték vagy egy teljes sor fejét.
A vonal változását mutató piezometrikus nyomását foiyamhossz nevezett piezometrikus vagy a gyártósor a piezometrikus fejét.
Kísérletileg megkapja a nyomás és a piezometrikus sor folyadékáramlást egy cső különböző átmérőjű vízszintes elrendezésűek. A cső egy vezérlő egység csatlakozik a piezométerek. Számozott áramlás alsó részén folyadék mozgása i = 1,2, ... 10. Igazítása képest sík hossztengelyével a cső, elfogadjuk. A folyadék áramlási sebessége a csőben Q = const. áramlási rendszer - turbulens.
A kísérlet során a piezométerek mennyiségeket mérjük, által számított sebesség fej eredményeket a közvetett áramlásmérés csőbe, és a teljes nyomásveszteség által mért különbség a teljes fej az első és az azt követő szakaszok a kontroll cső.
A nyomás és a piezometrikus sor, meg kell elemezni a viselkedését a teljes fej, valamint az arány piezometrikus és sebesség a fejek a keresztmetszet a cső, hogy hogyan ezek az arányok változnak szakaszról szakaszra, és miért ezek a változások történnek.
4.USTROYSTVO ÉS FUNKCIÓ
edzésegységenként
Emelőberendezéssel (3.ábra).
Az installáció egy cső változó keresztmetszetű 2 (4. ábra), amelyhez kapcsolódnak tíz piezométerek P1-P10, és a rotaméter PT1. Pipe 2 változó keresztmetszetű készül sima átmenet egyik területről a másikra.
Ábra. 3. hidraulikus kapcsolási oktatási környezetben "Hydrodynamics DG-09"
Ábra. 4. A vágott cső változó keresztmetszetű
2. cső variábilis szakasz egyik vége csatlakozik a szelepen keresztül, hogy a kisülési tartály VN1 B1 laboratóriumi vízvisszaforgató rendszer. A másik végét a cső 2 keresztül csatlakozik rotaméter PT1, BH2 szelepet és 6 cső a leeresztő tartály B2 vízvisszaforgató rendszer laboratóriumi. Mielőtt szelep VN1 beállított bimetál hőmérő T.
A felső végei piezométerek kapcsolódik a levegő elosztó 7, amelyek révén a 8 csövet és a szelep BH4 kapcsolódik a légkörbe. A felső pontja szerelés a csatlakoztató csövek 4. és 5. csatlakoztatott szelepek VN5 BH3-t és a vizet-adagolócső VT1.
Áramlásmérő - egy eszköz áramlási sebességének a mérésére. Az elv a változó terület áramlásmérő készülék az 5. ábrán látható. A ház úgy van kialakítva, mint egy üvegcsőbe 1, bővülő felfelé (kúpszög 5 és 35 °). Belül a cső van elrendezve, úszó (rotor) 2. átáramló folyadék hat a float 2 egy erő P. Ha ez az erő meghaladja a gravitációs erő G az úszót, felugrik, növelve a terület a rés a folyadék áramlását. Ebben az esetben, a ható erő az úszót annak ablakmosó csökken. Egyenlőség esetén a vízenergia P és a gravitációs erő G úszó utolsó megfagy. A külső felülete az üvegcső 1 felvisszük egy dimenzió nélküli skálán. A kalibrációs görbét (7. ábra) számláló relatív egységekben átalakul térfogatáram cm3 / s.
Ábra. 5. A berendezés rotameter
4.2. Elve a telepítést.
Azáltal, hogy az vizet táplálunk vezetéken keresztül a 11 a felfutószekrényből B1 vízvisszaforgató rendszer laboratóriumi. A B1 tartályt H1 keresztül a szivattyú és a túlfolyócső 10 tartja állandó értéken a vízszint, és így bármely nyílást VN1 és BH2 szelepek biztosítja az állandó áramlási sebesség a kémcsőben 2 változó keresztmetszetű.
Víz lép be a 2 cső változó keresztmetszetű cső mentén 1, keresztül a bemeneti szelep VN1.
Szelepek VN1 és BH2 lehet állítani a kívánt áramlási sebesség a cső 2; piezométerek P1-P10 mért hidraulikus fejet a tíz keresztmetszet a cső alakú 2.
A víz áramlását a telepítési mérjük az áramlásmérő PT1. Mért szétválására dimenzió skála (a felső széle a float), az érték a kalibrációs görbe áramlás (ábra7) újraszámolódik cm3 / s.
BH4 szelep helyzetének állítására piezometrikus vonal által felszabadulását levegő levegő beszívására 7. BH3 szelep a levegő kibocsátására szolgáló a telepítést. Víz mérőcső VT1 vezérlésére használjuk a töltelék a telepítési vízzel és ellenőrizzék a vízszint a nyomás tartály B1 vízvisszaforgató rendszer laboratóriumi. Szelep egy tip VN5 - Technology (használt, például csatlakoztatásához a mérési tartály a kalibrálás célja rotaméter PT1). A víz által mért hőmérséklet hőmérővel T.
5. A munkahelyi biztonság végzésekor laboratóriumi munka
5.1. Tartsa a munkaterületet körül a telepítést.
5.2. Ne támaszkodjon az üvegcső piezométerek.
5.3. Vigyázz vízszivárgás az ízületek csövek és szelepek.
5.4. Ahhoz, hogy működjön együtt a képzés, akkor indulhat után:
- kap utasítást a „Útmutató a munkahelyi biztonság a diákok az oktatási létesítmények a hidraulika laboratóriumi és hidraulikus gépek. OTH "
- tanulmányozza az iránymutatások laboratóriumi munka segítségével fejlesztett oktatási környezetben „Hydrodynamics GD-09”
- A felhasználók képzése szerelési kézikönyvet.
5.5. Nem működnek a nem javítható képzés telepítés megjavítani.
5.6. Ne működtesse a szivattyút, laboratóriumi vízvisszaforgató rendszer csak akkor engedélyezett, képzett laboratóriumi személyzet.
5.7. Lab végezhetnek összhangban módszertani útmutatókat hozzá, és csak a jelen a tanár vagy oktatási mester.
6.1. A kezelőszervek elhelyezkedése. beállítások és mérések.
6.1.1. A kezelőszervek elhelyezkedése és műszerezésére a 6. ábrán látható.

Ábra. 6. Az általános forma oktatási környezetben „Hydrodynamics DG-09”
6.2. Az első lépések.
6.2.1. Ellenőrizze, hogy a munkahelynek a telepítés nem zsúfolt és megfelelően világít.
6.2.2. Ellenőrizze az eredeti telepítés: VN1 szelepek, BH2, BH3, BH4 VN5 zárva. Szerelési lehet tölteni, vagy sem vízzel teli
6.2.3. Teljesen nyissa ki a szelepet BH3.
6.2.4. Nyissa ki a szelepet egy kis érték VN1, hogy a víz nem kezd fokozatosan töltés telepítést. A víz a piezométerek emelkedik egy bizonyos magasságot. BT1 víz mérőcső vízzel teli olyan szintre fej tartályban B1 vízvisszaforgató rendszer. Ha kinyitja a szelepet VN1 legyen óvatos, hogy a vizet a víz adagolócsövekbe nem fröccsen!
6.2.5. Zárja el a szelepet BH3.
6.3. A munka elvégzéséhez.
6.3.1. Enyhén nyissa a szelepet BH2.
6.3.2. VN1 szelep beállított tetszőleges víz áramlását a telepítést. Nézze meg a feljutás az úszó rotamétert PT1 (a legjobb eredményt akkor kapjuk, ha használjákólshih áramlási sebességek), és a mozgás a víz szintje a piezométerek.
6.3.3. Ha szükséges (mérési kényelem) szelep BH4 beállításához piezometrikus vonalat. Zárja el a szelepet a BH4.
6.3.4. Várjon 1-2 percig, amíg a beállítások nem törlődnek az utolsó légbuborékok és a víz piezométerek nem található állandó szinten.
6.3.5. Használata piezométerek mérésére hidraulikus fejet pontossága legalább 0,2 cm. Ebben az esetben, a turbulens ingadozások a patak és más okok miatt, a víz szintje piezométerek lehet enyhén ingadozhat. Hogy javítsa a mérés pontosságát javasoljuk, hogy ezt együtt (öt piezométerek) csapat művezetői számít!”. Ezzel párhuzamosan, a harmadik csapat tagja méri a víz áramlását a felső él pozíció az úszó rotamétert pontossággal elosztjuk a padlón.
6.3.6. Távolítsuk el a víz hőmérséklete leolvasott a skálán a hőmérő T1.
6.3.7. Vedd a jegyzőkönyvben:
- az áramlásmérő jelzése (egy dimenzió skála hadosztályokat belül fél osztály);
- piezométerek leolvasott (centiméterben pontossággal 0,2 cm);
- hőmérő (Celsius-fokban, hogy 0,5 ° C).
6.4. egység leállt.
6.4.1. VN1 Zárja el a szelepet, nyissa ki a szelepet BH4. A víz a piezométerek kezd esni.
6.4.2. Amikor az olvasó piezométerek P1 - P10 lesz 20 ... 30 cm, zárja el a szelepeket BH4 és BH2.
6.4.3. Ellenőrizze az eredeti állapot oktatási környezetben: az összes szelep zárva van.
7.OBRABOTKA kísérleti adatok
7.1. Számítsuk ki a térfogati áramlási sebesség a kalibrációs görbe (ábra. 7).
Ábra. 7. Az áramlásmérő kalibrációs görbe PC-7
7.2. Az ismert értékek áramlási sebesség és kiszámítja az átlagos négyzetes sebességgel a folyadék az ellenőrző szakaszok
7.3. Határozza meg a kinematikus viszkozitást a víz egy meghatározott hőmérsékleten, egy telek a viszkozitást a hőmérséklet függvényében (ábra. 8).
Ábra. 8. kinematikai viszkozitás függése a víz hőmérséklete
7.4. Határozza meg a Reynolds-szám a következő képlet szerint
A szakasz 1. Abban az esetben, ha Re jelentése egyenlő vagy nagyobb, mint 2320, akkor a turbulens rendszer, és a Coriolis együttható vehető az összes szakasz (t. k. kisebb átmérőjű szakaszok lesz több Re). Ellenkező esetben -, hogy befogadja a számítási egyes részekben. Attól függően, hogy a vízjárás, hogy válassza ki a megfelelő értéket a Coriolis együttható.
7.5. Számítsuk ki a sebesség fej az egyes szabályozási szakasz, amelynek a gravitációs gyorsulás cm / s2.
7.6. Számítsuk ki a teljes fej a folyadék összes vizsgálati szakaszok
7.7. Számítsuk ki a fej teljes veszteség az ellenőrző szakaszok i = 2 ... 10 képest az első szakasz
7.8. számítási eredmények, tárolja a kísérleti protokoll táblázatkezelő.
7.9. Az eredmények szerint a kísérlet, építeni grafikonok a hossza a cső fej (alakja a grafikon a 9. ábrán látható). Ehhez:
- ábrák vázlatosan elemzett csőszakasz jelezve ellenőrző szakaszok;
- Levél ol koordinátatengely hivatkozva az elején az első rész tengelye mentén a cső;
- értelmes fej teljes az első szakaszban, hogy válasszon ki egy aránya nyomások tengely;
- az egyes szabályozási szakasz a függőleges tengely ol elhalasztja piezometrikus nyomás értéket, csatlakoztassa a adatpontok egyenes vonalak által;
- az egyes részekben a tengely OL függőlegesen elhalasztja értéke fej teljes;
- csatlakoztassa az adatpontok egyenesekkel;
- egy pont megfelel egy vízszintes vonal;
- egy ötödik vezérlési szakasz jelöljük piezometrikus nyomáson, dinamikus nyomás, a teljes nyomás és nyomásveszteség a vezetékben az első és az ötödik szakaszok.
7.10. Ügyeljen arra, hogy a kezdeti szakaszban a végső teljes fej csökkenti.
7.11. Elemzése az arány piezometrikus és sebesség fejek szakaszok mutatják, hogy ezek a kapcsolatok változnak szakaszról szakaszra, és miért ezek a változások bekövetkeznek.
7.12. Következtetéseket levonni.
Q = Flow esetekben.; Q = áramlási sebesség cm3 / s; hőmérséklet # 920; = ° C;