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 Н_о 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 Н_П=p/(ρ g) 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 (Н_К) и полные (Н) напоры в сечениях канала по порядку, указанному в таблице 1.

 

Таблица 1

 

№ п/п	Наименование величин	Обозначения, формулы	Сечения канала
I	II	III	IV	V	VI
1. 2. 3. 4. 5.	Площадь сечения канала, см Средняя скорость, см/с Пьезометрический напор, см Скоростной напор, см Полный напор, см	ω V=Q/ ω НП=p/(ρ g) НК=v2/(2g) H= p/(ρ g)+ v2/(2g)

 

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/(ρ g) 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; h_ТР, h_{δ 1}, h_{δ 2},, h_BC, h_Р, h_С - потери напора: суммарные, по длине на 1^ом и 2^ом 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?