Методика проведения опытов

Перед проведением опытов напорный бак 1 заполняется водой. При этом вентиль 5 должен быть закрытым. Затем вентиль 5 открывается и задается расход Q в интервале 0 < Q <= Q_max. Обычно начинают с максимального расхода, соответствующего полному открытию вентиля 5. При проведении опытов необходимо поддерживать установившееся движение воды. Для этого при помощи вентиля 7 уровень воды в напорном баке 1

Схема лабораторной установки

поддерживается постоянным. При заданном расходе воды выполняются следующие измерения. При помощи пьезометров 4 по шкале определяется разность уровней воды в них с погрешностью 0.5 мм. Линия визирования при этом должна быть перпендикулярна плоскости шкалы. Одновременно с этим определяется расход воды объемным способом при помощи мерного бака 8 и секундомера

, см³ /с ,

где W - объем мерного бака, см³ ;

t - время наполнения мерного бака, с.

При этом большему расходу воды задают больший объем бака 8, с таким расчетом, чтобы время наполнения при всех опытах было примерно одинаковым. Во время определения расхода воды измеряется ее температура, необходимая для определения вязкости. Расходы воды задаются с таким расчетом, чтобы в опытах охватить все зоны сопротивления.

Порядок проведения опыта

1. Подготовка установки к проведению опыта.

Открыть вентиль 7 и заполнить напорный бак 1 водой до уровня , не доходящего 15 см до верхнего края напорного бака. При этом вентиль 5 должен быть закрытым.

Наполнение бака устанавливается по пьезометрам 4, не допуская перелива воды из трубочек.

Вентиль 10 должен быть открытым.

Проверяется отсутствие течей воды в местах соединения гибких шлангов 3 и через вентили.

Определяются длина исследуемой трубы, внутренний диаметр, шероховатость стенок.

Определяют размеры мерного бака 8.

2. Определение коэффициентов гидравлического трения опытным путем.

Максимальным открытием вентиля 5 устанавливают максимальный расход воды в трубе.

При помощи вентиля 7 добиваются постоянства уровня воды в напорном баке 1.

После достижения установившегося режима движения по шкале определяют разность уровней воды в пьезометрах 4. Результат записывают в таблицу.

Одновременно определяют расход воды объемным способом и измеряют температуру воды. При измерении расхода определяют время наполнения заданного объема по шкале мерного бака. Во время измерения расхода и температуры воды вентиль 10 должен быть закрытым.

После окончания измерения расхода и температуры воды вентиль 10 открывается, чтобы не допустить перелива воды из мерного бака.

После завершения всех измерений в данном опыте закрывается сначала вентиль 7, затем вентиль 5.

В таблице выполняются необходимые расчеты для установления зоны сопротивления .

Открывают вентиль 5 менее максимального, затем при помощи вентиля 7 добиваются постоянства уровня воды в напорном баке. Выполняют измерения аналогично первому опыту.

При проведении опытов добиваются, чтобы охватить все зоны сопротивления. Количество опытов должно быть не менее четырех.

После завершения всех опытов вентили 7 и 5 закрываются, вентиль 10 открывается и проверяется на отсутствие течей в вентилях, в местах соединения шлангов и в самих шлангах.

Обработка результатов эксперимента

Результаты измерений и необходимых вычислений заносятся в таблицу.

1. Вычисляется площадь поперечного сечения трубы, расход воды и средняя скорость.

2. По температуре воды из приложения определяется ее кинематическая вязкость.

3. Вычисляют число Рейнольдса

и устанавливают зону гидравлического сопротивления.

4. Вычисляют опытное значение коэффициента гидравлического трения по формуле

.

5. Вычисляют теоретическое значение коэффициента гидравлического трения по формуле, соответствующей зоне сопротивления .

6. Определяют расхождение коэффициентов гидравлического трения

.

7. Делают выводы о соответствии теоретического и опытного коэффициентах гидравлического трения и характере изменения

коэффициента в зависимости от числа Рейнольдса.