Лабораторная работа № 3. «Потери напора при внезапном расширении»

«Потери напора при внезапном расширении»

Цель и содержание работы.

Цель работы заключается в определении напора и гидравлического коэффициента местного сопротивления при внезапном расширении трубы.

Схема потока при внезапном расширении трубопровода на рисунке 7.

Рис. 7 «Схема потери напора при внезапном расширении».

Где S₁ V₁ – площадь и средняя скорость до расширения потока;

S₂ V_{2 –} площадь и средняя скорость за расширением на добавочном расстоянии;

 

Местные потери принято определять формулой Вейсбаха:

 

Где – гидравлический коэффициент сопротивления при внезапном расширении, безразмерная величина, зависящая от вида сопротивления и числа Рейнольдса Re;

В квадратичной зоне гидравлического сопротивления при внезапном расширении определяется формулой Борда, выведенной теоретически:

 

 

Согласно которой, потери при внезапном расширении равны скоростному напору потерянной жидкости. Используя уравнение постоянства потока V₁S₁=V₂S₂ формулу Борда можно представить в виде формулы Вейсбаха:

 

 

Где

 

В квадратичной зоне гидравлического сопротивления при больших числах Рейнольдса Re не зависит от числа Рейнольдса Re. При малых значениях числа Рейнольдса Re зависит от вида сопротивления и от числа Рейнольдса Re.

Потери при внезапном расширении состоят из двух составляющих: местные потери и потери на трение на контрольном участке. Разделить их возможно только на специально оборудованной лабораторной установке. Данная лабораторная установка позволяет определить только полные потери, включая как местные, так и на трение.

Потери напора определяются уравнением Бернулли для потока вязкой жидкости при турбулентном режиме:

 

Где - пьезометрические высоты;

- скоростные напоры;

 

Полные динамические напоры:

 

Гидравлический коэффициент сопротивления при внезапном расширении из формулы Вейсбаха: