Вводная часть. Кафедра гидравлики, теплотехники и гидропривода

МИНОБР РОССИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра гидравлики, теплотехники и гидропривода

ПРОТОКОЛ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №2Г

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ

СЛАГАЕМЫХ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ

В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Вариант начальных установок №2

Выполнил студент __-----------------

Группа____----------------____

Принял доц. Ф. В. Качановский

Тверь- -------

РАБОТА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ

СЛАГАЕМЫХ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ

В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Вводная часть

Для произвольно выбранных живых сечений I-I и II-II струйки реальной жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид:

. (1)

С геометрической точки зрения, слагаемые уравнения (1) - это высоты (напоры):

z – геометрическая высота (напор), т. е. превышение центра тяжести рассматриваемого сечения струйки над плоскостью сравнения 0-0, выбираемой произвольно (рис. 1);

– пьезометрическая высота, т. е. высота столба жидкости в пьезометре, подключенном к центру тяжести сечения, отвечающая гидродинамическому давлению р в этой точке;

– скоростная высота (напор), отвечающая скорости U в центре тяжести сечения;

– гидростатический (пьезометрический) напор;

– полный (гидродинамический) напор в сечении струйки;

– потеря полного напора, то есть его часть, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений на пути между сечениями I-I и II-II.

С энергетической точки, зрения слагаемые уравнения (1) представляют собой удельные энергии (удельной называют энергию, приходящуюся на единицу веса жидкости):

z - удельная потенциальная энергия положения жидкости в сечении струйки;

- удельная потенциальная энергия давления;

- удельная потенциальная энергия;

- удельная кинетическая энергия;

– полная удельная энергия;

- часть полной удельной энергии струйки, затраченная на преодоление работы сил внутреннего трения, обусловленного вязкостью жидкости.

Слагаемые уравнения (1) можно определить опытным путем:

z – геометрическим нивелированием или измерением линейкой;

- с помощью пьезометрической трубки (пьезометра);

- по разности отметок уровней жидкости в скоростной и пьезометрической трубках, подключенных к рассматриваемой точке живого сечения (рис. 1);

- по разности отметок уровней воды в скоростных трубках, подключенных к сечениям I-I и II-II (рис. 1) струйки.

У скоростной трубки (рис. 2) верхний конец открыт в атмосферу, а нижний изогнут навстречу течению в рассматриваемой точке потока. Благодаря этому у входа в изогнутый конец трубки кинетическая энергия частицы жидкости преобразуется в потенциальную энергию давления столба жидкости высотой .

Поскольку срез нижнего конца скоростной трубки перпендикулярен вектору скорости, а срез нижнего конца пьезометра параллелен (рис. 2), уровень жидкости в скоростной трубке всегда устанавливается выше, чем в пьезометре, на величину .

Прибор, объединяющий конструктивно пьезометрическую и скоростную трубки, называется трубкой Пито и широко применяется для измерения скорости движения жидкости .

Для двух сечений потока реальной жидкости уравнение Бернулли имеет вид:

, (2)

где - скоростной напор, отвечающий средней скорости потока в рассматриваемом живом сечении (здесь Q - расход потока, w - площадь живого сечения потока); - потеря полного напора (полной удельной энергии) на преодоление работы сил внутреннего и внешнего трения на пути между сечениями I-I и II-II; a - коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии), учитывающий неравномерность распределения местных скоростей U по живому сечению потока, обусловленную вязкостью жидкости.

Величина a зависит от режима течения жидкости, а также от вида движения. При равномерном движении для ламинарного режима a=2,0, а для турбулентного a=1,05…1,15.

Слагаемые уравнений (1) и (2) в различных живых сечениях можно изображать графически в виде диаграммы уравнения Бернулли (графика напоров, рис. 1), дающей наглядное представление о перераспределении по пути движения жидкости потенциальной и кинетической энергии, а также о характере убывания полной энергии.