Описание лабораторной установки

Тольяттинский государственный университет

Кафедра “ Водоснабжение и водоотведение ”

Лабораторная работа N4

“Демонстрация уравнения Бернулли”

Студент: Кубасова Ю.С.

Группа: ТМб 1101.

Преподаватель: Сайриддинов С.Ш.

Тольятти 2013 г.

1. Цель работы:

Ознакомиться и понять смысл уравнения Бернулли, уметь применять его для решения практических задач.

2. Программа работы:

1. Проследить за изменением величины потерь по длине исследуемой трубы и характером уклонов.

2. Уяснить значение трубки Пито.

3. Построить необходимый график.

Описание лабораторной установки

и указания к выполнению работы:

Работа производится на установке, представленной на рис.1.

Рис. 2. Построение линий полного и пьезометрического напоров при течении жидкости в трубе.

Открыть вентиль 1, одновременно приоткрывая вентиль 2, добиться, чтобы во всех трубках можно было замерить уровни жидкости в них. Высоту в трубке Пито 1 сечения задает преподаватель каждому студенту, высоту в 5 сечении установить так, чтобы можно было снять замер. Снять показания в пьезометрах и трубках Пито, и занести в табл. 2. После опыта закрыть вентиль 1 и полностью открыть вентиль 2.

Занести в табл. 2 (графы 2 и 3) значения горизонтальных расстояний между сечениями (l), геометрические высоты (Z) из табл. 1.

Таблица 1:

Таблица 2:

Геометрический уклон:i = (Z₁ – Z₂)/l_1-2

Пьезометрический уклон:I_p =((Z₁ + P₁/γ) – (Z₂ + P₂/γ))/l_1-2

Гидравлический уклон:I = h_k/l_1-2 = (H₁ – H₂)/l_1-2 =

=((Z₁ + P₁/γ +α₁υ₁²/(2g)) – (Z₂ + P₂/γ + α₂υ₂²/(2g)))/l_1-2

Записать значение Н_с и Н в графы 4, 5, вычислить потерю напора h_w = = H₁ – H₂ , значение скоростной высоты h_υ = H₁ – H_c1 для каждого из сечений. Величину средней скорости рассчитать по уравнению

______

h_υ = αυ²/(2g) ,откуда: υ = √2gh_υ/α . α = 1.

После выполнения табл. 2 построить график изменения геометрического, пьезометрического и скоростного напоров по длине трубы в масштабе 1:10.

Контрольные вопросы:

1. Написать уравнение Бернулли для установившегося потока несжимаемой жидкости и пояснить его. Чем его можно подтвердить в данной работе?

2. Что понимается под удельной энергией и какова ее размерность?

3. Назначение трубки Пито, что с ее помощью можно определить?

4. Как определяются уклоны, какие из них могут принимать положительные и отрицательные значения?

5. Где можно применить уравнение Бернулли?

Ответы :

1. Z₁ + P₁/γ + α₁υ₁²/(2g) = Z₂ + P₂/γ + α₂υ₂²/(2g) + h_w

Где Z – Геометрическая высота от плоскости сравнения до центра тяжести сечения потока.

P/γ - Пьезометрическая высота, замеряемая от центра тяжести сечения до уровня жидкости в пьезометре.

αυ²/(2g) - Скоростная высота, замеряемая по разности высот в пьезометре и трубке Пито.

h_w - Потеря напора, замеряемая по разности полных напоров в двух сечениях.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости с физической точки зрения представляет уравнение энергетического баланса. Теряемая энергия превращается в тепловую.

2. Удельная энергия – это энергия, отнесенная к одному килограмму веса жидкости. Z+P/γ+αυ²/2g = Е.

3. Трубка Пито – это приёмник полного давления в потоке жидкости. Г-образная трубка для измерения динамического напора текущей жидкости (газа). Применяются главным образом при определении потерь энергии в различных каналах. Используются также для измерения скорости полёта летательных аппаратов, или потока газа или жидкости (при этом с помощью других средств одновременно измеряются статическое давление и температура торможения).

_4. Пьезометрический уклон:I_p =((Z₁ + P₁/γ) – (Z₂ + P₂/γ))/l_1-2

Величина пьезометрического уклона может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной будет в том случае, когда поток расширяется.

Геометрический уклон:i = (Z₁ – Z₂)/l_1-2

Изменение полной удельной энергии потока, приходящееся на единицу длины, называется гидравлическим уклоном. Он характеризует величину потерь давления, приходящихся на единицу длины.

Гидравлический уклон:I = h_k/l_1-2 = (H₁ – H₂)/l_1-2 =

=((Z₁ + P₁/γ +α₁υ₁²/(2g)) – (Z₂ + P₂/γ + α₂υ₂²/(2g)))/l_1-2

Гидравлический уклон является всегда величиной положительной.

5. На основе уравнения Бернулли сконструированы различные устройства, такие как расходомер Вентури, водоструйный насос, карбюратор поршневых двигателей внутреннего сгорания и др. Уравнение Бернулли широко используется в технике при расчете гидравлических машин, гидропривода и его элементов, при расчете истечения жидкости из отверстий и насадков и в других случаях.

Общие выводы: