новая папка 1 / 241562

996

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра промышленной теплоэнергетики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫ Х

СОПРОТИВЛ ЕНИЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 5

Составители: О.Н. ЕРМАКОВ, В.А. СТЕРЛИГОВ

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

УДК 532 (07) Е721

Рецензент – канд. техн. наук, доц. Е.М. Крамченков

Ермаков, О.Н.

Е721 Определение коэффициентов местных сопротивлений [Текст]: методические указания к лабораторной работе № 5 / О.Н. Ермаков, В.А. Стерлигов. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. – 17 с.

В методических указаниях представлена методика экспериментального определения коэффициентов местных сопротивлений и потерь напора. Представлены формулы для теоретического определения коэффициентов местных сопротивлений и потерь напора в трубопроводах.

Табл. 2. Ил. 2. Библиогр. 4 назв.

©ФГБОУ ВПО «Липецкий

государственный технический университет», 2013

2

3

1.Общие правила техники безопасности

1.Перед началом работы тщательно проверить правильность настройки установки и измерительных приборов.

2.Все электроустановки должны быть соответствующим образом заземлены.

3.Начинать эксперимент следует только после разрешения представителя технического персонала кафедры или преподавателя.

4.Запрещается производить действия, не предусмотренные порядком проведения лабораторной работы.

5.В случае возникновения нештатной ситуации прекратить выполнение работы и немедленно поставить в известность преподавателя или представителя технического персонала кафедры.

6.Повторно включать лабораторную установку после устранения внештатной ситуации можно только с разрешения представителя технического персонала кафедры.

7.После выполнения лабораторной работы следует отключить установку согласно инструкции по эксплуатации.

2.Цель работы

Изучение природы и особенностей местных сопротивлений. Экспериментально определить коэффициенты характерных местных сопротивлений и суммарный коэффициент сопротивления трубопровода.

Местные сопротивления представляют собой короткие участки трубопроводов, на которых происходят изменения величины или направления скоростей потока. В общем случае при турбулентном режиме движения коэффициент местного сопротивления зависит в основном от формы местного сопротивления и определяется экспериментально. В лабораторной работе рассмотрен один из методов экспериментального определения коэффициентов местного сопротивления.

4

3. Условные обозначения

При выполнении работы рекомендуется принять следующие обозначения:

– динамическое давление, Па;

– коэффициент трения; Re – число Рейнольдса; d – диаметр трубы, м;

l – длина трубы, м;

– коэффициент кинематической вязкости жидкости (воздуха);

– эквивалентная длина трубопровода, м;

– суммарный коэффициент сопротивления системы; V – расход воздуха, м3/с.

4. Основные положения

Изменение скорости движения жидкости по величине и направлению приводит к перераспределению скоростей по живому сечению, образованию противотоков и завихрений, вызывающих дополнительные потери энергии. Эти явления наблюдаются в местах резких поворотов, внезапных и постепенных сужений и расширений трубопроводов, а также различных препятствий, то есть местных сопротивлений потоку жидкости (газа), изменяющих его форму или направление.

5

Схемы видов характерных, наиболее встречающихся местных сопротивлений представлены на рис.1.

Рис.1. Местные сопротивления:

а – резкое сужение, б – резкий поворот, в – диафрагма,

г – внезапное расширение, д – плавный поворот При прохождении потоком жидкости (газа) через местные сопротивления

часть удельной энергии (напора) затрачивается на вихреобразование и работу сил трения внутри жидкости, часть которой переходит в теплоту.

Потери давления на местном сопротивлении определяются по формуле Вейсбаха:

жидкости (газа); w – средняя скорость за местным сопротивлением. Коэффициент местного сопротивления показывает, какому количеству

скоростных напоров (или долей скоростного напора) равна потеря напора, идущая на преодоление данного сопротивления. При турбулентном режиме течения жидкости (газа) коэффициент местного сопротивления определяется в основном формой местного сопротивления и очень мало изменяется с изменением абсолютных размеров труб и числа Re . При ламинарном течении

6

жидкости или газа коэффициент местного сопротивления зависит также и от числа Re .

Рис.2. Схема экспериментальной установки Значения коэффициентов местных сопротивлений определяют

экспериментально на установке, схема которой приведена на рис.2. Для этого необходимо измерить величину потери давления, определить скорость и плотность жидкости и потери на трение. Полученные значения подставляют в уравнение Бернулли для выбранных сечений потока до местного сопротивления и после местного сопротивления

для гидравлически гладких труб.

Индекс 1,2 соответствует величинам до местного сопротивления и после него соответственно.

Если диаметр трубопровода не изменяется, то коэффициент местного сопротивления определяют по формуле:

Для трубопровода, имеющего одинаковый диаметр и n местных гидравлических сопротивлений, суммарные потери давления определяют с учетом потерь на трение:

Формулы (6) и (7) справедливы, если местные сопротивления не влияют друг на друга, то есть расстояние между ними составляет не менее 20d 50d.

Если расстояние между местными сопротивлениями меньше указанных величин, то коэффициент местных сопротивлений определяют по формуле

8

состоит из участков с разными диаметрами, то необходимо привести коэффициенты местного сопротивления к одному диаметру:

Для упрощенного расчета коэффициента местных сопротивлений используют понятие «эквивалентной» длины трубопровода в каждом местном сопротивлении, то есть потери давления на местном сопротивлении заменяют эквивалентным участком прямого трубопровода такой длины, на котором потери давления равны потерям на трение.

Этим методом рассчитывают потери напора в трубопроводе по суммарной длине действительных и «эквивалентных» участков трубопровода.