Мета роботи

Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 850

Визначення дослідним шляхом значення коефіцієнтів місцевих опорів в напірному трубопроводі, порівняння одержаних значень з даними, які рекомендуються в довідниках для квадратичної зони опору. Оцінка впливу числа Рейнольдса на величину коефіцієнтів місцевих опорів при ламінарному режимі течії рідини.

11.2 Основні положення

Вузли трубопровідних систем, які викликають зміну форми, розмірів і напрямку потоку, називаються місцевими опорами, а втрати енергії на них - місцевими втратами.

Місцеві опори поділяються на прості і складні. До простих відносяться: раптові і плавні (дифузори) розширення, раптові і плавні (конфузори) звуження, плавні (відводи) і різкі (коліна) повороти трубопроводів. Складні опори – це комбіна­ція простих. При русі в'язкої рідини через місцеві опори змінюється поле швидкостей потоку, спостерігається звуження і відрив потоку від стінок каналу, утворюються зони, заповнені великими і дрібними вихрами.

Вихровий рух посилює процес дисипації енергії, завдяки чому втрати в місцевих опорах можуть набагато переважати втрати по довжині на дільниці такої довжини, що і місцевий опір. Степінь деформації потоку, величина і інтенсивність вихорів істотно зале­жать від режиму руху рідини, тобто від числа Рейнольдса.

Втрати енергії, які віднесені до одиниці ваги рідини, обраховують за формулою Вейсбаха

, (11.1)

де - коефіцієнт втрат на місцевому опорі,який вказує, яка частина швидкісного напору губиться на місцевому опорі; u- середня швидкість рідини в перерізі трубопроводу за місцевим опо­ром.

Коефіцієнт місцевих втрат при турбулентному режимі в зоні квадратичного опору залежить від конструктивних особливостей міс­цевого опору і в більшості випадків визначається експериментально.

Для випадку раптового розширення формула втрат напору, одер­жана теоретично з деякими допущеннями, має вигляд

, (11.2)

де u₁ - швидкість в потоці на дільниці до розширення; u₂ – те ж після розширення.

На основі формули (11.2) може бути одержаний вираз для визначення коефіцієнта раптового розширення

, (11.3)

де , - діаметр труб до і після розширення.

При ламінарному режимі коефіцієнти опорів залежать не лише від геометричної форми вузла, а й від числа Рейнольдса. Ця за­лежність представлена в виді

, (11.4)

де А , В - сталі для даного місцевого опору.

Втрати напору в місцевому опорі, який розміщений на горизон­тальній дільниці трубопроводу сталого перерізу, визначаються різницею п'єзометричних напорів в перерізах до і після опору

, (11.5)

так як при цьому швидкісні і геометричні напори у вказаних перерізах однакові.

Якщо діаметри труби перед і за місцевими опорами різні (наприклад, у випадку розширення і звуження потоку), то повинні враховуватися і швидкісні напори і ,

, (11.6)

де - коефіцієнт нерівномірності в перерізі потоку місцевих швидкостей.

11.3 Опис лабораторної установки

Установка складається (Рисунок 11.1) із напірного баку (1) і трубопроводу з вмонтованими на ньому місцевими опорами (кутника 3, різкого по­вороту 4, плавного повороту 5, вентиля 6, раптового розширення 7, діафрагми 8 і раптового звуження 9).

По обидві сторони кожного із місцевих опорів є два відводи, які сполучені з п'єзометричними трубками, за допомогою яких вимі­рюються фактичні втрати напору в місцевих опорах. Швидкість течії води в трубопроводі регулюється вентилем 10. Вимірювання витрати проводиться об'ємним способом за допомогою мензурки 11.