Determinarea rugozitate echivalentă a conductei

Obiectiv: Pentru a determina experimental rugozitatea echivalentă a conductei.

Atunci când conduceți o adevărată pierdere de energie de curgere a fluidului are loc ca urmare a depășirii forțele de frecare ale fluidului în interiorul peretelui țevii. pierdere de energie (presiune) se determină din ecuația Bernoulli

h1-2 = H1 - H2 = z1 - z2 + + (4.1)

Determinarea energiei specifice cheltuită în depășirea forțelor de frecare - una dintre cele mai importante probleme hidraulice. Din pierderea capului depinde pompe marca de selecție, conducte și productivitatea gravitațională t. D. Căderea de presiune nu poate fi determinată direct din ecuația Bernoulli, deoarece nu toate componentele din partea dreaptă a ecuației (4.1) sunt cunoscute.

Prin urmare, acestea sunt adăugați pierderile în lungime hl și pierderea HM rezistența locală;

Pierderea de presiune de-a lungul lungimii este definită de Darcy - Weisbach

unde - coeficientul de rezistență hidraulică;

l, d - lungimea și diametrul respectiv al conductei, m;

w - viteza medie de m / s lichid.

hidraulic coeficientul de rezistență l - depinde de vâscozitatea m. și r densitatea fluidului de diametru d. Rugozitatea pereților conductei D, viteza fluidului w și medie.

în cazul în care - numărul Reynolds;

Coeficientul de rezistență hidraulică la distribuția vitezei de-a lungul razei raportului țevii

în cazul în care wzh - viteza dinamică.

Pentru un flux laminar, cu un profil de viteză coeficient de rezistență la curgere parabolic

Pentru calcularea formulelor sub flux turbulent, datorită complexității fenomenelor necesare pentru a adopta ipoteze suplimentare. In cea mai frecventa ipoteza Prandtl curgere turbulentă este împărțit de miez și substratul laminar vâscos (modelul de curgere cu două straturi, Figura 4.1).

Gradientul de bază viteza de curgere este foarte mică și întregul flux se deplasează la viteze apropiate de medie. Gradienții de viteză laminar subnivel sunt mari, iar profilul este viteza de parabolic, adică Aceasta corespunde cu viteza profilului pentru condiții de curgere laminară.

Grosimea d a substratului vâscos laminar depinde de numărul Reynolds. la

Un miez de flux; subnivel laminar b-

Fig. 4.1. Structura curgerii turbulente

viteze relativ mici (număr mic Re) laminară subnivel acoperă complet toți pereții de proeminențe de rugozitate (figura 4.2, a), ca urmare a influenței rugozității asupra pierderii și, prin urmare, coeficientul de rezistență hidraulică este neglijabilă. Această zonă se numește un regim turbulent zonă hidraulic conducte netede.

Figura 4.2 - Schema laminar subnivel

Cu un număr tot mai mare Re grosime subnivel laminară este redusă și influența rugozității asupra pierderii de presiune crește. În această zonă (zona de frecare mixtă) l depinde de Re și de

La foarte mare Re laminar subnivel devin vanishingly mici și miezul de curgere acoperă aproape toate proiecțiile rugozitate. În această zonă (rezistența la zona pătratică) l depinde numai de rugozitate.

din zona de frecare mixtă este separată de zona hidraulic neted conductele curba Re = 10. și aria curbei pătratice soprotivleniya- Re = 500.

Numeroase experimente a stabilit că eu nu depinde numai de înălțimea medie a rugozității, dar, de asemenea, cu privire la forma și natura localizarea lor pe suprafața țevii. Prin urmare, introducem conceptul de rugozitate echivalentă hidraulic (ke), care este definită ca înălțimea proeminențelor nu este adevărat și o rugozitate granular uniform dummy, în care o conductă reală în aceleași condiții de curgere, pierderile de scădere a presiunii sunt egale.

Diagrama coeficientului de rezistență hidraulică a numărului Reynolds și rugozitatea relativă este prezentată în Fig. 4.3.

Zona I- tuburi hidraulice netede; Zona de tranziție II-;

III - zona de rezistenta pătratică

Fig. 4.3 - Dependență coeficient de rezistență hidraulică

numărul Reynolds și rugozitatea relativă

Formula de calcul de bază pentru determinarea unei formule semiempirice l AD Altshul, valabil pentru toate zona de curgere turbulentă:

care la numărul Reynolds mici merge la formula Blasius pentru zona tubului hidraulic neted:

în timp ce la un numar mare Reynolds in Shifrinsona formula pătratic pentru zona de rezistență:

Formula de asemenea cunoscut N.C. Frenkel

setarea circuitului prezentat în Fig. 4.4. Conducta 1, apa este furnizată în rezervorul de măsurare 5. La începutul și la sfârșitul secțiunii conductei piezometre instalate 2 și 3, prin care pierderea de presiune este determinată pe un teren de 1-2. Consumul de apă variază de macara 4. Pentru munca este la fel de necesară pentru a avea un cronometru și termometru.

Fig. 4.4 - schema de instalare

Lucrarea în curs de desfășurare.

Umpleți rezervorul de apă sub presiune în rezervor și menține un nivel constant al lichidului. Elimina bulele de aer din tuburile și piezometre macaraua 4 pentru a stabili consumul minim de apă.

Cel puțin trei ori pentru a lua citirile Piezometrele H1 și H2 și pentru a determina volumul de timp t umplere măsurare rezervor 5 0,0064 m 3. Datele înregistrate în tabelul 4.1

Se repetă experimentul, reducerea debitului de apă prin conducta, astfel încât pierderea de presiune a schimbat de aproximativ 5 ... 10 mm.

Se măsoară temperatura apei.

Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor

Prin diferență piezometre lecturi determină pierderea hl cap. timpul t umplere măsurare rezervor și calcularea debitului de apă (metoda volumetrică)

După ce a determinat debitul și diametrul țevii, vom găsi un debit mediu:

Programat (Anexa A), determinarea coeficientului de cinematic

viscozitatea apei. Se calculează numărul Reynolds:

Tabelul 4.1 - Rezultatele măsurării

Re de la cunoscut și l. Utilizarea Fig. 4.3, găsiți netezimea relativă a d /.

Din cunoscut d / d și determină rugozitatea echivalentă a conductei. Dacă valoarea obținută l sunt practic identice, aceasta poate fi determinată prin formula Shifrisona (4.8).

Calculele folosesc datele medii pentru fiecare experiență.

1. Cum înțelegeți rugozitatea echivalentă absolută?

2. Din ce parametri depinde l în laminară și regimurile de curgere turbulentă.

3. Care a cauzat existența unor zone de curgere turbulentă?

4. Precizați limitele acestor zone.

5. Dă o ecuație pentru determinarea l în diferite zone.

6. În acest caz, pierderea de presiune egală cu capul hidraulic diferența?

Laborator № 5.

Determinarea coeficientului de viteză, iar rezistența la compresiune în timpul curge fluide prin găurile și duzele.

Scop work- determină experimental raporturile de viteză, iar rezistența de compresie în timpul curge fluide prin găurile și duzele.

Informații teoretice stabilite în laborator №1 «Expirarea fluidelor prin găurile și duzele.“

setarea circuitului prezentat în Fig. 5.1. Aparatul experimental este alcătuit dintr-un rezervor de presiune 1 cu găuri și duze. Pompa 7, apa este furnizată în rezervorul 1, în care prin intermediul deversorului 2 menținut un nivel constant al lichidului. Pentru a măsura nivelul lichidului pentru măsurarea coordonatele x și puncte pe axa y jetul care curge spre rezervor este atașat cu o linie orizontală 3, deplasându-l rigla vertical 4. Evadarea din orificiul duzei sau jetul evacuat într-un rezervor de măsurare 6.

Fig. 5.1 - Schema de instalare.

Lucrările în curs de desfășurare

Cu ajutorul pompei 7 și preaplin 2 este menținut la un nivel constant rezervor de apa pe cap împingerea arbitrară distanța x linia verticală 4 se măsoară prin distanța de la axa de duză la axa jet. Cantitatea x nu trebuie să dureze mai mult de 50 cm, afectează altfel rezistența la aer a traiectoriei jet.

Toate datele înregistrate în tabelul 5.1.

Prelucrarea rezultatelor experimentelor

Se crede că fiecare particulă a jetului după părăsirea deschiderii ca un punct material în mișcare liberă de gravitație. Gasim viteza sa de ecuații de mișcare

;

Se determină raportul de viteză:

Deoarece jet turbulente de distribuție a vitezei inegale peste raportul secțiune transversală este de circa 1,1 ... 1,2, luând. Coeficientul de rezistență sunt deschideri sau duză:

Cunoscând factorul de viteză și folosind laboratorul de date №1, găsiți raportul de compresie a jetului:

Tabelul 5.1 - Rezultatele măsurătorilor și calculelor