Охрана труда при выполнении лабораторной работы

5.1. Не загромождайте рабочее место около установки.

5.2. Не опирайтесь на стеклянные трубки пьезометров.

5.3. Следите за отсутствием течи воды на стыках труб и вентилей.

5.4. К работе с использованием учебной установки, разрешается приступать после:

– прохождения инструктажа по «Инструкции по охране труда при работе студентов на учебных установках в лаборатории гидравлики и гидравлических машин. ИОТ-225-2012»,

– изучения методических указаний к лабораторной работе, разработанной с применением учебной установки «Гидродинамика ГД-09»,

– руководства по эксплуатации учебной установки.

5.5. Не работайте на не исправной учебной установке, не ремонтируйте её.

5.6. Не включайте насосы и автоматику системы оборотного водоснабжения лаборатории, это разрешается делать только обученному персоналу лаборатории.

5.7. Лабораторную работу разрешается выполнять в соответствии с методическими указаниями к ней и только в присутствии преподавателя или учебного мастера.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1. Расположение органов управления, настройки и измерений.

6.1.1. Расположение органов управления и измерительных приборов приведено на рис.6.

 

Рис. 6. Общий вид учебной установки «Гидродинамика ГД-09»

 

6.2. Подготовка к работе.

6.2.1. Проверьте, что рабочее место установки не загромождено и нормально освещено.

6.2.2. Проверьте исходное состояние установки: вентили ВН1, ВН2, ВН3, ВН4, ВН5 закрыты. Установка может быть заполнена или не заполнена водой

6.2.3. Включить автоматику поддержания постоянного уровня воды в напорном баке Б1 насосом Н1 (рис.3) системы оборотного водоснабжения лаборатории. Включение автоматики производит преподаватель или работник лаборатории.

6.2.4. Открыть полностью вентиль ВН3.

6.2.5 Откройте на малую величину вентиль ВН1 так, чтобы вода начала постепенно заполнять установку. Вода в пьезометрах поднимется на некоторую высоту. Водомерная трубка ВТ1 заполнится водой до уровня как в напорном баке Б1 системы оборотного водоснабжения. При открытии вентиля ВН1 следите за тем, чтобы вода из водомерной трубки не выплёскивалась!

6.2.6. Закройте вентиль ВН3.

Примечание. Операции по пунктам 6.2.4 – 6.2.6 выполняются, если установка не была заполнена водой.

6.2.7. Откройте вентиль ВН1, установите уровень воды в пьезометрах на высоте 68 – 71 см

6.2.7.1. Если уровень воды в пьезометрах ниже 68 см, то приоткройте вентиль ВН4 – уровень воды в пьезометрах станет подниматься. Когда вода поднимется в заданную область 68 – 71 см, закройте вентиль ВН4.

6.2.7.2. Если уровень воды в пьезометрах выше 71 см. Закройте вентиль ВН1, откройте вентиль ВН2 и подождите пока выровняются уровни воды в пьезометрах. Приоткройте вентиль ВН4 – уровень воды в пьезометрах станет опускаться, когда вода опустится до уровня 14 - 15 см, закройте вентиль ВН4. Закройте вентиль ВН2 и откройте вентиль ВН1 – уровень воды в пьезометрах установиться в заданную область 68 – 71 см.

6.3. Проведение работы.

6.3.1. Откройте полностью вентиль ВН1.

6.3.2. Плавно открывайте вентиль ВН2, наблюдайте всплытие поплавка ротаметра РТ1 и движение уровней воды в пьезометрах. Установите поплавок ротаметра на уровне 90-95 делений шкалы.

6.3.3. Выждите 1 - 2 минуты пока из установки не удалятся последние пузырьки воздуха, и вода в пьезометрах не установится на постоянных уровнях.

6.3.4. С помощью пьезометров измерьте пьезометрические напоры с точностью не менее 0,2 см. При этом, вследствие турбулентных пульсаций в потоке и некоторых других причин уровень воды в пьезометрах может незначительно колебаться. Для повышения точности, измерения рекомендуется делать вдвоём (по пять пьезометров) по команде бригадира «отсчёт!». Одновременно третий член бригады поддерживает расход воды по положению верхней кромки поплавка ротаметра с точностью пол деления.

6.3.5. Снимите показания температуры воды по шкале термометра Т1.

6.3.6. Запишите в протокол:

– показание ротаметра РТ1 (в делениях безразмерной шкалы с точностью пол деления);

– показания пьезометров Пi (в сантиметрах с точностью 0,2 см);

– показания термометра Т1 (в градусах Цельсия с точностью 0,5°С).

6.4. Выключение установки.

6.4.1. Закройте вентиль ВН2, затем закройте вентиль ВН1.

6.4.2. Проверьте исходное состояние учебной установки: все краны закрыты.

6.4.3. Выключить автоматику оборотного водоснабжения лаборатории. Выключение автоматики производит преподаватель или работник лаборатории.

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

7.1. Вычислите объёмный расход жидкости по градуировочному графику (рис. 7).

Рис. 7. Градуировочный график ротаметра РС-7

 

7.2. По известным значениям расхода и площади вычислите среднюю скорость жидкости в контрольных сечениях

, см/с.

7.3. Определите кинематическую вязкость воды, для измеренной температуры, по графику зависимости вязкости от температуры (рис. 8).

 

Рис. 8. Зависимость кинематической вязкости воды от температуры

 

7.2. Вычислите скоростной напор в каждом контрольном сечении, приняв ускорение свободного падения см/с2.

 

7.3. Определите число Рейнольдса по формуле

для сечения 1, чтобы убедиться, что эксперимент проводился при турбулентном режиме течения жидкости. Если Re равно или больше 2320, то режим турбулентный, и коэффициент Кориолиса можно принять для всех сечений, т.к. для сечений меньшего диаметра Re будет ещё больше.

7.4. Вычислите полный напор жидкости во всех контрольных сечениях

, см.

7.5. Вычислите потери полного напора в контрольных сечениях i = 2…10 относительно первого сечения

, см.

7.6. Результаты вычислений занесите в табл.1 протокола эксперимента.

7.7. По результатам эксперимента постройте графики изменения напоров по длине трубы (форма графика приведена на рис.9). Для этого необходимо:

- схематично изобразить исследуемый участок трубы с указанием контрольных сечений;

- направить координатную ось ol с началом отсчёта в первом сечении вдоль оси трубы;

- по значению полного напора в первом сечении и пьезометрического напора в шестом сечении выбрать масштаб для оси напоров ;

- в каждом контрольном сечении от оси ol по вертикали отложить значение пьезометрического напора ;

- соединить полученные точки прямыми линиями;

- в каждом сечении от оси оl по вертикали отложить значение полного напора ;

- соединить полученные точки прямыми линиями;

- из точки, соответствующей провести горизонтальную линию;

- в пятом контрольном сечении обозначить пьезометрический напор , скоростной напор , полный напор и потери напора в трубопроводе между первым и пятым сечением .

7.8. Проанализируйте, как изменяется полный напор от начального сечения к конечному сечению, поясните, почему происходят эти изменения.

7.9. Проанализируйте соотношение пьезометрического и скоростного напоров в разных сечениях, найдите закономерность изменения этих соотношений от сечения к сечению, и поясните, почему эти изменения происходят.

7.10. Сформулируйте и запишите в отчет выводы.

 

 

Табл. 1

Расход Q = дел.; расход Q = см3/с; температура = °С; кинематическая вязкость = см2
Номер сечения Величины
Диаметр трубы в сечении d, см 4,00 3,46 2,72 2,33 2,12 2,12 2,32 2,71 3,23 4,00
Площадь сечения трубы S, см2                    
Пьезометрический напор , см                    
Средняя скорость , см/с                    
Число Рейнольдса Re                    
Скоростной напор , см                    
Полный напор , см                    
Потерянный напор , см                    

 

Рис. 9. Форма графика изменения напоров по длине трубы

8. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

 

Отчёт, составляемый каждым студентом, должен содержать:

– титульный лист с названием кафедры, вуза, исполнителя (номер группы, фамилию и инициалы студента);

– название работы;

– цель работы;

– основные формулы и краткие пояснения к ним;

– гидравлическую схему учебной установки;

– протокол эксперимента (таблицу);

– график изменения напоров по длине трубы;

– выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

9.1. Запишите уравнение Бернулли для установившегося потока вязкой несжимаемой жидкости и поясните его физический смысл.

9.2. Запишите уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости и поясните его физический смысл.

9.3. Что такое напор жидкости? Какие виды напора вы знаете?

 

9.4. Поясните физический смысл коэффициента . Чему он равен и от чего зависит его значение?

9.5. Что такое средняя по сечению скорость жидкости? Как она вычисляется?

9.6. Как и почему изменяется полный напор по длине исследуемого участка трубы?

9.7. Как и почему изменяется скоростной напор по длине исследуемого участка трубы?

9.8. Как и почему изменяется пьезометрический напор по длине исследуемого участка трубы?

9.9. Устройство ротаметра и принцип его работы.

9.10. Перечислите измеряемые величины и опишите способ их измерения.

9.11. Покажите на полученном графике величину потерянного напора для участка трубы между двумя произвольно выбранными сечениями.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

 

1. Гидравлика: учебник для вузов в 2 т. Т.1: Основы механики жидкости и газов/ В.В. Иванов (и др.). М. Академия, 2012 г. – 189 с.

2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для втузов / Т. М. Башта и др. – Москва: Альянс, 2013. – 423 с.

3. Гидравлика, гидромашины и гидропневмоприводы в примерах решения задач: учебное пособие для вузов. /Т.В. Артемьева и др. Под редакцией С.П. Стесина. М. Академия, 2013 г – 203 с.

4. Гидравлика: учебное пособие. /Набока Е.М. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2013 г. – 138 с.