Описание экспериментальной установки для проведения лабораторных работ по курсу гидравлики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам

по гидравлике

для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальностей

″Промышленное и гражданское строительство″,

″Автомобили и автомобильное хозяйство″

Псков

2012 г.

Оглавление

Введение

Описание экспериментальной установки для проведения лабораторных работ по курсу гидравлики

Экспериментальная установка состоит из двух опытных трубопроводов ОТ₁ и ОТ₂, нескольких ёмкостей (баков) Б₁…Б₅, систем подачи и слива воды, а также комплекса измерительных приборов (расходомер Вентури, гидродинамический расходомер, пъезометры 1…14) для определения расхода воды и пъезометрических напоров (рис. 1).

Вода из водопроводной сети поступает в бак Б₁, который служит для накопления жидкости при её дальнейшем использовании для проведения опытных исследований. Далее центробежным насосом Н она подаётся в напорный бак Б₂, где поддерживается постоянный уровень для обеспечения установившегося движения жидкости в опытных трубопроводах.

Мерные бачки Б₃ и Б₄ служат для измерения объёма воды, вытекающей за определенный отрезок времени t из опытного трубопровода (время замеряется по секундомеру). Определение объёма жидкости в мерных бачках осуществляется по отметкам на водомерных трубках ВТ1 и ВТ2. Поворотный рычаг ПР служит для направления течения жидкости в один из мерных бачков. При использовании бачка Б₄ вода поступает на слив при открытии крана К₇. При использовании бачка Б₃ и открытом кране К₆ вода циркулирует в системе по направлению: бачок Б₃ → бак Б₁ → насос Н → бак Б₂ → опытный трубопровод ОТ₂ → бачок Б₃. Такая циркуляция приводит к упрощению работ при проведении опытных исследований (нет необходимости периодически подавать воду в бак Б₁) и значительной экономии водных ресурсов.

Угол открытия крана К₁ визуально определяет режимы течения жидкости (ламинарный или турбулентный) в стеклянной трубе СТ опытного трубопровода ОТ₁. Подкрашенная жидкость подводится к стеклянной трубе, имеющей плавно скругленный вход, от малого бачка МБ при открытии краника Кр. Слив подкрашенной воды в канализацию из бачка Б₄ происходит при открытии крана К₇.

Опытный трубопровод ОТ₂, представляющий собой три последовательно соединенных друг с другом горизонтально расположенных трубы разного диаметра, оборудованных различными местными сопротивлениями и открытыми в атмосферу пьезометрами 1…14, служит для изучения потерь напора по длине и определения коэффициентов местных сопротивлений. Вода из напорного бака Б₂ поступает в опытный трубопровод ОТ₂ при открытии крана К₃. Кран К₂ служит для регулирования расхода жидкости при проведении опытных исследований. Для определения температуры воды на трубопроводе установлен термометр Т, в зависимости от значения которого определяется вязкость жидкости. Местными сопротивлениями являются кран К₄, поворот трубы, а также расширение и сужение трубопровода. Уровень воды в баке Б₁ не должен превышать определенного уровня, отмеченного на водомерной трубке ВТ4 этого бака.

Рис.1. Экспериментальная установка для проведения лабораторных работ по курсу гидравлики

Рис.2. Конструкция напорного бака Б₂

Горизонт воды в напорном баке поддерживается на постоянной отметке благодаря холостому сливу СХ, откуда вода поступает в бак Б₁ (рис. 2). Для гашения энергии жидкости, подаваемой насосом в напорный бак Б₂, служит перегородка с отверстиями, обеспечивающая достаточную плавность подвода жидкости к опытному трубопроводу. Плавность подвода особенно важна при исследовании режимов течения жидкости.

Определение расхода воды осуществляется как с помощью мерных бачков Б₃ и Б₄ (объёмный способ определения расхода), так и с помощью трубки Вентури (расходомер Вентури). Трубка Вентури – это прибор для измерения расхода жидкости (рис. 3). Он представляет из себя плавно сужающуюся и расширяющуюся цилиндрическую вставку (трубку переменного сечения 1), установленную в опытном трубопроводе ОТ₂. В расширенной и в суженной частях расходомера установлены пъезометры 2. Значение расхода определяется по перепаду высот ∆h в этих пъезометрах. Применение трубки Вентури при проведении опытных исследований значительно упрощает определение расхода, и позволяет увеличить объём лабораторных исследований в рамках одной работы.

Рис. 3. Расходомер Вентури: 1 – трубка переменного сечения;

2 – пъезометры; 3 – измерительная шкала

Бак Б₅ служит для проведения опытов по изучению истечения жидкости через отверстие, а также для изучения гидростатического давления.

Данная опытная установка позволяет проводить несколько различных лабораторных опытов по гидростатике и гидродинамике. Более подробно порядок проведения того или иного опыта описан в соответствующем разделе этого издания.