Обработка и анализ экспериментальных данных

 

Результаты проведенных измерений позволяют определить потери напора на участке трубы Т и коэффициент гидравлического трения при различных скоростях течения жидкости. Расчеты проводятся для каждого режима и их результаты заносятся в таблицу 5.3.

1. Потери напора на участие трубы Т, ограниченном точками присоединения пьезометров П1 и П2 можно определить как

,

где h1 и h2 - показания пьезометров П1 и П2 соответственно, м.

 

2. Объем жидкости, проходящей через сечение трубки Т за время , равен

W=S.y,

где S = 0,05 м2 – площадь зеркала воды в мерном баке;

y – разность уровней воды в мерном баке, м.

3. Расход воды через трубку Т.

.

4. Средняя скорость воды в трубке Т равна

,

где – площадь живого сечения трубки Т (d = 0,01 м), м2.

5. Число Рейнольдса

,

где – коэффициент кинематической вязкости воды, зависящий от температуры. Величина может быть определена по эмпирической формуле Пуазейля:

, м2/с.

Для сокращения вычислений можно при определении воспользоваться таблицей:

Таблица 5.1.

  t, 0C                    
  ,×106, м2/с   1,39   1,35   1,31   1,27   1,24   1,21   1,18   1,15   1,12   1,09

6. Экспериментальный коэффициент гидравлического трения может быть определен как:

,

где = 1 м – длина участка трубы Т между точками присоединения пьезометров П1 и П2; g - ускорение свободного падения, м/с2.

 

7. Расчетный коэффициент гидравлического трения определяется по эмпирическим формулам в зависимости от режима тече­ния жидкости.

a. Re < 2320 - область ламинарного режима течения жидкости:

b. Re > 2320 - область турбулентного течения жидкости. При турбулентном режиме различают ряд областей, характеризую­щихся различными законами сопротивления: область гладкостенного течения, зоны доквадратичного и квадратичного сопротивления. Однако, для определения коэффициента гидравлического трения при турбулентном режиме движения жидкости для всех областей может быть использована обобщенная формула Альтшуля:

,

где = 0,0810-3 м - шероховатость внутренней стенки трубы, м;

d = 0,01 м - внутренний диаметр трубы.

 

Форма и содержание отчета

 

Отчет по лабораторный работе должен содержать:

1. Задачи исследования.

2. Принципиальную схему установки с обозначениями основных элементов и их расшифровкой.

3. Результаты измерений, занесенные в таблицу 5.2.

4. Расчетные формулы с расшифровкой входящих в них величин.

5. Результаты обработки экспериментальных данных и расчет­ные значения, занесенные в таблицу 5.3.

6. Совмещенные графики зависимостей и , выполненные на миллиметровой бумаге.

 

Контрольные вопросы.

 

1. Почему потери напора в этой установке характеризуются лишь разностью пьезометрических столбов?

2. Что такое гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы? Какова с этой точки зрения труба в проведенном исследовании?

3. Как надо было бы считать hw, если бы в установке труба располагалась вертикально?

4. Что такое гидравлический уклон?

5. Можно ли считать коэффициент гидравлического трения коэффициентом трения жидкости о стенки трубы?

 

Приложение

Таблица 5.2.

№ п./п.   h1.102 м   h2.102 м   y.102 м   , с   t, 0C
         
         
         
         

 

Таблица 5.3.

 

№ п./п   hw, м   W, м3   V, м/с   Re   э   p
             
             
             
             

 

Лабораторная работа № 6