ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Визуально наблюдать переход энергии из потенциальной в кинетическую и обратно. Построить линии энергии и потенциальной энергии для трубопровода переменного сечения.
ОПИСАНИЕ ОПЫТНОГО УСТРОЙСТВА
Устройство содержит баки 1 и 2, сообщаемые через каналы переменного 3 и постоянного 4 сечений (рис. 1). Каналы соединены между собой равномерно расположенными пьезометрами I-V, служащими для измерения пьезометрических напоров в характерных сечениях. Устройство заполнено подкрашенной водой. В одном из баков предусмотрена шкала 5 для измерения уровня воды. При перевертывании устройства благодаря постоянству напора истечения Но во времени, обеспечивается установившееся движение воды в нижнем канале. Другой канал в это время пропускает воздух, вытесняемый жидкостью из нижнего бака в верхний.
Рис.1. Опытное устройство: 1,2 - баки; 3,4 — каналы переменного и постоянного сечения; 5 - уровнемерная шкала; I-V – пьезометры
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. При заполненном водой баке 2 (рис.1) перевернуть устройство для получения течения в канале переменного сечения 3. 2. Снять показания пьезометров НП=p/(ρg) по нижним частям менисков воды в них. 3. Измерить время t перемещения уровня в баке на произвольно заданную величину S. 4. По размерам А и В поперечного сечения бака, перемещению уровня S и времени t определить расход Q воды в канале, а затем скоростные (НК) и полные (Н) напоры в сечениях канала по порядку, указанному в таблице 1.
Таблица 1
А =... см; B =... см; S=... см; t =... с; Q = ABS/t =... см3/с
5. Вычертить в масштабе канал с пьезометрами (рис.2). Соединив уровни жидкости в пьезометрах и центром выходного сечения VI, получить пьезометрическую линию 1, показывающую изменение потенциальной энергии (давления) вдоль потока. Для получения напорной линии 2 (линии полной механической энергии) отложить от оси канала полные напоры H и соединить полученные точки. 6. Проанализировать изменение полной механической H, потенциальной p/(ρg) и кинетической v2/(2g)энергий жидкости вдоль потока; выяснить соответствие этих изменений уравнению Бернулли.
Рис.2. Иллюстрация уравнения Бернулли: 1,2- пьезометрическая и напорная линии; Н1, Н2 - полные напоры (механические энергии) на входе и выходе из канала; hТР, hδ1, hδ2,, hBC, hР, hС - потери напора: суммарные, по длине на 1ом и 2ом участках, на внезапное сужение, на плавные расширения и сужения. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Записать цель работы. 2. Нарисовать схему лабораторной установки. 3. Выписать расчетные формулы. 4. Заполнить таблицу с данными наблюдений и результатами расчетов. 5. Начертить лини энергии и потенциальной энергии на графике.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. В чем заключается геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли? 2. Чем вызваны потери энергии при движении вязкой жидкости по трубопроводу? 3. Что такое диссипация энергии? 4. Что такое гидравлический уклон и от чего он зависит? 5. Что такое гидродинамический напор? 6. Как определяется средняя скорость потока? 7. О чем говорит коэффициент Кориолиса? 8. Написать уравнение сплошности потока. 9. Указать на графике скоростной напор в любом сечении. 10. Как по графику линий энергии и потенциальной энергии определить гидравлический (пьезометрический) уклон в заданном сечении? 11. В каком сечении будет наименьшая пьезометрическая высота?
|
