Министерство образования Российской Федерации
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет –УПИ»
Гидравлическое сопротивление по длине
трубопровода круглого сечения
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине «Механика жидкости и газа»
для студентов всех форм обучения машиностроительных
специальностей
Екатеринбург
2004
УДК 62-585.2.001.4
Составитель Н.Е.Лаптева
Научный редактор доц., канд. техн. наук А.В.Некрасов
Гидравлическое сопротивление по длине
трубопровода круглого сечения:
Методические указания к лабораторной работе по
дисциплине «Механика жидкости и газа» / Н.Е. Лаптева.
Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.11с.
Данная работа содержит описание лабораторной работы: приведена схема установки, указан порядок проведения опытов и обработки результатов экспериментов.
Библиогр.: 2 назв. Рис. 2. Табл. 2.
Подготовлено кафедрой гидравлики.
|
|
© ГОУ ВПО «Уральский государственный
технический университет –УПИ», 2004
1. Основные положения
Гидравлическое сопротивление по длине трубопровода обусловлено силами внутреннего трения и прямо пропорционально длине потока. Потери напора hl, вызываемые гидравлическими сопротивлениями по длине цилиндрической трубы, определяются по формуле Дарси
hl=λ ,
где λ – коэффициент гидравлического трения;
l – длина трубопровода;
d – диаметр трубопровода;
V – средняя по сечению скорость потока.
При ламинарном режиме движения коэффициент трения λ является функцией числа Рейнольдса (Re) и определяется по формуле
λлам.= .
При турбулентном режиме движения различают три зоны (области) сопротивления: зону гидравлически гладких труб, зону гидравлически шероховатых труб и переходную зону. В зоне гидравлически гладких труб толщина ламинарной плёнки (δ), образующейся вдоль стенок трубы, больше высоты неровностей шероховатости (∆) на стенке трубы: δ > ∆. В этой зоне коэффициент трения (λгл.) не зависит от шероховатости трубы и является функцией только числа Рейнольдса. При значениях Re < 105 коэффициент трения λгл. может быть определён по эмпирической формуле Блазиуса
λгл.= .
В зоне гидравлически шероховатых труб толщина ламинарной плёнки меньше высоты выступов шероховатости (δ < ∆). Коэффициент трения для зоны шероховатых труб (квадратичной зоны) λкв. зависит только от относительной шероховатости и может быть вычислен по формуле
λкв=0.11()0.25,
где - относительная эквивалентная шероховатость.
|
|
3
В переходной зоне (зоне смешанного трения) толщина ламинарного слоя приблизительно равна высоте выступов шероховатости (δ ∆), поэтому коэффициент трения λсм.тр. в этой зоне является функцией как числа Рейнольдса, так и относительной шероховатости. Он может быть вычислен по обобщенной формуле Альтшуля
λсм.тр.= 0.11( + )0.25.
Цель работы
1. Определить экспериментальным путём значение коэффициента гидравлического трения .
2. Определить режим движения жидкости и выбрать соответствующую режиму (и зоне сопротивления) расчётную формулу.
3. Описание лабораторной установки
Схема лабораторной установки (рис.1) включает: 1-напорный бак, в котором уровень воды поддерживается на постоянной высоте; 2 - вентиль; 3 - трубопровод с внутренним диаметром d = 20мм; 4, 5-пьезометры, присоединённые к рабочему участку трубопровода длиной l; 6 - вентиль; 7- мерный бак с водомерным стеклом 8 для измерения расхода; 9 -сливной кран.