10904
.pdf2.6 Лабораторная работа №6 Исследование потерь давления (напора) при течении через местное
сопротивление в виде диафрагмы. Определение коэффициента гидравлического сопротивления
Целью работы является построение напорной характеристики мерной диафрагмы и экспериментальное определение коэффициента местного сопротивления.
Диаметр отверстия диафрагмы d0 5 мм . Диаметр подводящего трубопровода d 26 мм .
1.Убедиться в том, что краны КР1, КР2 открыты.
2.Полностью закрыть задвижки З1, З2, З4, З5, З6, З7 и краны КР3, КР4, КР6, КР8.
3.Краны КР5 и КР7 полностью открыть.
4.Повернуть переключатель насоса Н1 в среднее положение (II) и включить питание насоса переключением соответствующего тумблера на блоке управления.
5.Дождаться заполнения накопительного бака, вплоть до возникновения перелива, через переливной трубопровод.
6.Откручивая рукоятку задвижки З4, установить уровень жидкости в пьезометре №12 (Hп12) в соответствии с табл. 2.6.1.
7.Для измерения расхода рабочей жидкости повернуть переключатель на контрольно-измерительном блоке в положение «Время наполнения емкости ЕМ» или «Секундомер с ручным управлением».
8.Нажать кнопку «Сброс параметров».
9.Закрыть кран КР7.
10.Измерить время t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1, в соответствии с выбранным режимом. Записать значения в таблицу 2.6.1.
11.Открыть кран КР7.
12.Записать в таблицу показания пьезометра №10 ( НП10 ).
13.Повторить действия п.п. 6-12 для всех значений НП11 из табл. 2.6.1.
14.Полностью закрыть задвижку З4.
15.Выключить питание системы управления.
16.Выключить питание насоса Н1.
17.Рассчитать величины расходов Q=V/ t и записать значения в таблицу 2.6.1.
18.Рассчитать местные потери напора на диафрагме. Учитывая, что расход жидкости при каждом измерении постоянен (т.е. скоростные напоры в сечениях до и после диафрагмы равны) потери полного напора
Н |
|
Н Н H |
|
|
|
2 |
H |
|
|
|
2 |
H |
|
H |
|
h |
, |
|
|
10 |
|
|
11 |
|
|
||||||||||
д |
П10 |
|
|
П11 |
|
П10 |
П11 |
||||||||||
|
10 10 |
|
2g |
|
|
|
2g |
|
|
|
д |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
следовательно
Нд HП10 HП11 .
19. Рассчитать параметры потока в отверстии диафрагмы:
а) среднюю скорость жидкости |
|
Q |
A d 2 |
/ 4 , |
||||
|
||||||||
|
|
0 |
|
A0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
б) скоростной напор – |
0 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2g |
|
|
|
|
|
||
в) критерий Рейнольдса Re0 0 d0 .
20.Рассчитать параметры потока в подводящем трубопроводе:
а) среднюю скорость жидкости |
|
Q |
A d 2 / 4 , |
|||||
A |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
б) скоростной напор – |
|
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
2g |
|
|
|
|
|||
в) критерий Рейнольдса Re |
d . |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21. Определить коэффициент сопротивления диафрагмы: а) приведенный к скоростному напору в отверстии диафрагмы –
|
|
h |
|
2 |
|
|
/ |
0 |
. |
||
|
д0 |
д |
|
2g |
|
|
|
|
|
|
|
б) приведенный к скорости в подводящей трубе –
2
h /
дд 2g
22.Определить коэффициент расхода диафрагмы . Т.к.
Q A0 
2 g Hд ,
|
|
Q |
|
. |
|
|
|
||
A |
2 g H |
|
||
0 |
|
д |
||
23.Построить напорную характеристику диафрагмы в координатах подача – потребный напор Н ПОТР1 Нд f (Q ) .
24.Построить характеристики диафрагмы в координатах коэффициент
сопротивления – критерий Рейнольдса д0 f (Re0 ) и коэффициент расхода
– критерий Рейнольдса f (Re) . Сделать выводы.
НПотр1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
80 |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
H (Q) |
|
(Re |
0 |
) |
|
|
(Re |
0 |
) |
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,6 |
|
|
|
60 |
|
|
|
|
0,15 |
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
40 |
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
0,05 |
|
|
|
|
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0 |
|
3 |
|
3 |
0 |
|
|
3 |
|
3 |
|
4•10 |
8•10 |
4•10 |
8•10 |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Q (л/мин) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Re0 |
|
|
|
|
Re0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 2.6.1. Пример построения экспериментальных характеристик диафрагмы
Таблица 2.6.1
№ |
V, |
t, |
Q, |
Hп10, |
Hп11, |
Нд |
0 , |
Re0 |
2 |
|
д0 |
, |
Re |
v 2 |
д |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л. |
сек. |
л/с. |
мм. |
мм. |
,мм |
|
|
|
2g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм/с |
|
|
|
|
мм/с |
|
|
2g |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
850 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
450 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.7 Лабораторная работа №7 Исследование потерь давления (напора) при течении через местное
сопротивление в виде задвижки. Определение коэффициента гидравлического сопротивления регулирующего устройства
Целью работы является исследование влияния величины перекрытия на напорную характеристику регулируемой задвижки и коэффициент местного сопротивления.
Исследуется клиновая задвижка переменного сечения с диаметром условного прохода d 16 мм . Точки замера пьезометрического напора №8 и №9 до и после задвижки З3 расположены во входном и выходном фитингах с тем же условным проходом.
1.Убедиться в том, что краны КР1, КР2 открыты.
2.Полностью закрыть задвижки З1, З2, З3, З4, З5, З6, З7 и краны КР3, КР4, КР6, КР8.
3.Краны КР5 и КР7 полностью открыть.
4.Повернуть переключатель насоса Н1 в среднее положение (II) и включить питание насоса переключением соответствующего тумблера на блоке управления.
5.Дождаться заполнения накопительного бака, вплоть до возникновения перелива, через переливной трубопровод.
6.Повернуть рукоятку задвижки З3 на 1 оборот в сторону открытия проходного сечения.
7.Открывая задвижку З7, установить уровень жидкости в пьезометре №10 (HП10) в соответствии с табл. 2.7.1.
8.Для измерения расхода рабочей жидкости повернуть переключатель на контрольно-измерительном блоке в положение «Время наполнения емкости ЕМ» или «Секундомер с ручным управлением».
9.Нажать кнопку «Сброс параметров».
10.Закрыть кран КР7.
11.Измерить время t заполнения объема V жидкости, поступающей в мерную емкость ЕМ1, в соответствии с выбранным режимом. Записать значения в таблицу 2.7.1.
12.Открыть кран КР7.
13.Записать в таблицу 2.7.1 показания пьезометра №8.
14.Повторить действия п.п. 7-13 для всего интервала HП9 из табл. 2.7.1. Таким образом получается характеристика задвижки при фиксированной величине перекрытия.
15.Закрыть задвижку З7.
16.Повернуть рукоятку З3 на несколько оборотов (см. табл. 2.7.1; 2.7.2; 2.7.3) (изменить величину перекрытия проходного сечения задвижки).
17.Повторить действия п.п. 7-16. Таким образом, получить характеристики для нескольких значений перекрытия сечения задвижки. Результаты замеров и количество оборотов задвижки записать в табл. 2.7.2. и
2.7.3.
18.Выключить питание системы управления.
19.Выключить питание насоса Н1.
20.Рассчитать величины расходов Q=V/ t и записать значения в
таблицу.
21.Рассчитать местные потери напора на задвижке.
Н |
|
Н |
|
Н |
|
H |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
H |
|
h |
|
, |
|
здв |
8 |
9 |
П 8 |
8 |
H |
П 9 |
9 |
H |
П 8 |
П 9 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
2g |
|
|
2g |
|
|
|
здв |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
следовательно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нздв HП 9 HП10 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
22. Рассчитать |
|
среднюю |
скорость |
жидкости |
|
|
Q |
, |
критерии |
||||||||||||
|
A |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рейнольдса Re d .
23. Определить коэффициент сопротивления задвижки:
|
|
|
|
v 2 |
|
|
|
здв |
Н |
здв |
/ |
|
. |
|
||||||
|
|
|
2g |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
24. Построить напорные характеристики диафрагмы в координатах подача – потребный напор для нескольких перекрытий
задвижки.
25. Построить характеристики задвижки в координатах коэффициент сопротивления – критерий Рейнольдса д f (Re) для нескольких перекрытий задвижки.
26.Сделать выводы.
НПотр1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(м) |
|
HдII(Q) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
дIII(Q) |
|
80 |
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(Re ) |
|
|
|
|
(Re ) |
|
|
|
0,6 |
|
|
|
60 |
|
|
|
|
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,4 |
|
HдI (Q) |
|
40 |
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,2 |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
0,05 |
|
|
|
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0 |
|
3 |
|
3 |
0 |
|
3 |
|
3 |
|
|
4•10 |
8•10 |
|
4•10 |
8•10 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Q (л/мин) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Re0 |
|
|
|
Re0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 2.7.1. Пример построения экспериментальных характеристик задвижки
Таблица 2.7.1. Кол-во оборотов задвижки З3 =1
№ |
V, |
t, |
Q, |
Hп8, |
Hп9, |
Н здв , |
, |
Re |
2 |
|
здв |
|
|
л. |
сек. |
л/с. |
мм. |
мм. |
мм |
мм/с |
|
|
2g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.7.2. Кол-во оборотов задвижки З3=2
№ |
V, |
t, |
|
Q, |
Hп8, |
Hп9, |
h12 , |
v , |
Re |
|
v 2 |
|
здв |
|
л. |
сек. |
|
л/с. |
мм. |
мм. |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
мм/с |
|
|
2g |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Таблица 2.7.3. Кол-во оборотов задвижки З3 =3 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
V, |
t, |
|
Q, |
Hп8, |
Hп9, |
h12 , |
v , |
Re |
|
v 2 |
|
здв |
|
л. |
сек. |
|
л/с. |
мм. |
мм. |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
мм/с |
|
|
2g |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.8 Лабораторная работа №8 Изучение силового воздействия незатопленной струи жидкости на
механическую преграду
Целью работы является экспериментальное определение силового воздействия струи на твердую преграду.
Расход жидкости через сопло в данной работе возможно измерять двумя способами:
1)непосредственно по показаниям счетчика РМ1, замеряя промежуток времени соответствующий выбранному контрольному объему;
2)снимая показания с экрана СИ-8 (при расширенной комплектации стенда).
1.Убедиться в том, что краны КР1, КР2 открыты.
2.Полностью закрыть задвижки З1, З4, З5, З6, З7 и краны КР3, КР4, КР5, КР6, КР8.
3.Поворачивая рукоятку задвижки З2, установить запорный элемент примерно в среднее положение.
4.Включить питание системы управления.
5.Повернуть переключатель насоса Н1 в среднее положение (II) и включить питание насоса переключением соответствующего тумблера на блоке управления.
6.Постепенно поворачивая рукоятку крана КР8, увеличивать количество жидкости истекающей из сопла до тех пор пока угол поворота преграды (пластины) не достигнет первого значения из табл. 2.8.1.
7.Замерить время t (замеряется секундомером) за которое объем жидкости V проходит через расходомер РМ1 в линии подачи жидкости к соплу. Значения контрольного объема V рекомендуется выбирать равными величинам из соответствующих граф таблицы 2.8.1. Цифры на последнем барабане (крайний правый) счетчика соответствуют объему в литрах, цена малого деления – 0,2 литра. Значения t занести в табл. 2.8.1.
В случае расширенной комплектации стенда (по предварительному согласованию) показания счетчика РМ1 поступают на вход СИ-8, показания
которого отражают мгновенные значения расхода в линии подвода жидкости к соплу ( Q ).
В этом случае значения расхода Q , отображаемые на табло, заносятся в таблицу 2.8.1, и столбец t не заполняется. Порядок измерения расхода в этом случае следующий:
-повернуть переключатель на контрольно-измерительном блоке в положение «Показания расходомера РМ1».
-на счетчике импульсов нажать и удерживать кнопку «>>», на экране СИ8 будет отображаться текущее значение расхода.
8.Изменяя величину перекрытия крана КР8, установить другие углы наклона в соответствии с таблицей 2.8.1 и повторить измерения по пункту 7.
9.Выключить питание системы управления.
10.Выключить электропитание насоса.
11.Рассчитать расход через сопло:
|
|
Q V / t . |
12. Определить среднее значение скорости истечения жидкости из |
||
сопла: |
|
|
|
|
Q / A, |
А |
d 2 |
– площадь струи на срезе сопла; |
c |
||
|
4 |
|
dc 4,5 мм – диаметр живого сечения на срезе сопла.
13. По известному углу наклона пластины к горизонту определить силу воздействия на преграду из условия равновесия пластины.
Сумма моментов относительно оси поворота пластины:
mA 0 : FC hC m g hG sin( ) 0 ,
где hC 70 мм . – расстояние между осью поворота пластины и соплом;
hG 80 мм . – расстояние между осью поворота пластины и ее центром тяжести;
– Угол наклона пластины.