Общие сведения




Скачать 103.71 Kb.
НазваниеОбщие сведения
Дата21.09.2012
Размер103.71 Kb.
ТипДокументы
ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы – уяснение физического смысла уравнения Бернулли и построение пьезометрической и напорной линий для трубопровода переменного сечения.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Уравнение Бернулли является основным в механике жидкости и газа. Оно широко используется при исследовании различных теоретических вопросов и решении практических задач, связанных с движением жидкости и газа.

Уравнение Бернулли устанавливает зависимость между скоростью и давлением в различных сечениях элементарной струйки или потока жидкости. Обычно уравнение Бернулли записывается для двух сечений струйки или потока и при установившемся движении жидкости имеет следующий вид:

а) для элементарной струйки идеальной жидкости

(1)

б) для элементарной струйки реальной жидкости

(2)

в) для потока реальной жидкости

(3)

где z – высота положения или геометрический напор, м; p/ – пьезометрическая высота или пьезометрический напор, отвечающий давлению p в данной точке, м; – скоростная высота или скоростной напор, м; u – местная скорость элементарной струйки, м/c;  – средняя скорость потока, м/с;  – коэффициент Кориолиса или коэффициент кинетической энергии, учитывающий неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока (для ламинарного режима течения в круглой трубе = 2, для турбулентного –  =1,045–1,1);суммарная потеря напора при движении жидкости на всем рассматриваемом участке, м.

Пьезометрический напор представляет собой высоту столба жидкости в пьезометре, подключенном к рассматриваемому живому сечению струйки или потока.

Скоростной напор представляет собой высоту, с которой в пустоте должно свободно (без начальной скорости) упасть тело, чтобы в конце пути падения приобрести скорость .

Для определения скоростного напора часто используется трубка Пито-Прандтля. Этот прибор состоит из двух рубок (рис.1). Одна из них является обычным пьезометром I, другая II изогнута под прямым углом и открыта с обоих концов.




Рис. 1


Изогнутая трубка устанавливается нижним концом навстречу течению жидкости. Уровень жидкости в вертикальной части изогнутой трубки будет выше уровня в пьезометре на величину скоростного напора .

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ УРАВНЕНИЙ Д.БЕРНУЛЛИ

Геометрический смысл уравнения легко уяснить при изучении движения жидкости в трубе, изображенной на схеме (рис.2). На ней выделены участки потока сечениями 1–1 и 2–2; 2–2 и 3–3. Центры тяжести сечений расположены от плоскости сравнения 0–0 на расстоянии, соответственно равном z1, z2 и z3.

Отложим вертикально от центра тяжести сечения 1–1 пьезометрическую высоту и скоростную высоту , то же самое выполним для сечений 2-2, 3-3. Кривая, соединяющая верхние концы суммы трех указанных вертикальных отрезков, называется напорной линией, а сумма трех высот - полным (гидродинамическим) напором.

(4)

Для идеальной жидкости H = const. Следовательно, напорная линия HH будет параллельна плоскости сравнения 0–0. При движении же реальной жидкости гидродинамический напор вдоль потока уменьшается, так как часть напора затрачивается на преодоление сопротивлений движению. Таким образом, кривая HH1 является нисходящей линией. Кривая PP1, соединяющая вершины сумм двух вертикальных отрезков есть пьезометрическая линия. Пьезометрическая линия может быть как восходящей, так и нисходящей.




Рис. 2


При равномерном движении, т.е. когда средняя скорость на рассматриваемом участке во всех сечениях одинакова, напорная и пьезометрическая линии представляют собой взаимно параллельные линии.


ФИЗИЧЕСКАЯ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ) ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

УРАВНЕНИЯ Д.БЕРНУЛЛИ


Каждый из членов уравнения Бернулли имеет определенный физический смысл:

z – удельная потенциальная энергия положения;

– удельная потенциальная энергия давления;

– удельная потенциальная энергия;

– удельная кинетическая энергия.

Удельной называется энергия, отнесенная к единице веса жидкости.

Сумма трех членов характеризует собой полную удельную энергию жидкости в рассматриваемом сечении потока:

(5)

Таким образом, геометрический, пьезометрический, скоростной и полный напоры являются мерой соответствующих видов удельной энергии жидкости. Тогда для потери энергии на участке между сечениями 1–1 и 2–2 можно записать:

(6)

Из выражения (6) можно сделать вывод, что уменьшение полной удельной энергии потока жидкости на участке обусловливается наличием гидравлических сопротивлений. На преодоление этих сопротивлений затрачивается часть полной удельной энергии, которая переходит при этом в тепловую энергию.

Таким образом, уравнение Бернулли есть частное выражение всеобщего закона сохранения и превращения энергии, из которого следует, что увеличение какой-либо составляющей полного напора (например, скоростного напора) приводит к уменьшению другой составляющей (например, пьезометрического напора) и наоборот. Полный напор по длине потока уменьшается вследствие перехода части механической энергии потока в теплоту.

ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ



Рис. 3

Трубопровод 2 переменного сечения (рис.3) состоит из нескольких отдельных последовательно соединенных между собой труб постоянного сечения. На характерных участках трубопровода (труба Вентури 3, диафрагма 5) установлены пьезометры. Все пьезометры 4 выведены на щит.

Вода из водопровода подается в напорный бак 1, откуда она поступает в трубопровод опытной установки. Уровень воды в напорном баке при помощи слива поддерживается постоянным на протяжении всего опыта. Установленный в конце трубопровода кран 6 регулирует расход воды. Из трубопровода вода поступает в мерный сосуд 7.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. До начала работы необходимо убедиться в том, что в пьезометрах отсутствует воздух, для чего нужно сравнить между собой показания всех пьезометров. Если в пьезометрах нет воздуха и вода в трубопроводе не движется, уровни в пьезометрах должны быть на одной и той же высоте (по закону сообщающихся сосудов). Если же в пьезометрах уровни воды будут разные, то необходимо удалить из них воздух.

2. Открыть вентиль 9 водонапорного трубопровода, подающего воду в напорный бак.

3. Работа выполняется при постоянном уровне воды в баке 1, который определяется по водомерному стеклу 8. После заполнения напорного бака открывается кран 6, и на конце опытного трубопровода устанавливается некоторый, постоянный на протяжении всего опыта, расход воды Q.

4. Объемным методом определяется расход воды.

5. В каждом характерном сечении замеряется пьезометрический напор .

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

1. Определяется расход воды

.

2. По формуле подсчитываются средние скорости движения во всех характерных сечениях, а затем скоростные напоры .

3. По показаниям пьезометров и значениям скоростных напоров подсчитывается полная удельная энергия в сечениях как сумма (плоскость отсчета примем совпадающей с осью трубы, тогда z = 0)



где Е – удельная механическая энергия в сечении потока.

4. По разности полных удельных энергий в сечениях определяются потери энергии (напора) между ними. Все данные вычислений заносятся в таблицу.

Наименование величин

Сеч1–1

d1=10 мм

Сеч2–2

d2=10 мм

Cеч3–3

d3=6 мм

Сеч4–4

d4=10 мм

Сеч5–5

d5=10 мм

Площадь сечения s, м2

Объем жидкости V, м3

Время наполнения , с

Пьезометр. напор p/, м

Расход Q, м3

Средняя скорость , м/c

Скоростной напор 2/2g , м

Полный уд. напор H, м

















5. По показаниям пьезометров и по вычисленным значениям полной удельной энергии в определенном масштабе строятся пьезометрическая линия и линия полного напора.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается физический смысл уравнения Бернулли?

2. Что называется напором?

3. Как измеряются полный и статический напоры?

4. Как определяется потерянный напор на каком-либо участке трубы? В каком случае потерянный напор можно было бы определить по показаниям пьезометров?

5. Как измеряется скоростной напор?

6. Как определяется средняя скорость течения жидкости?

7. Как изменяются скорость и давление потока в трубе переменного сечения?


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Кудинов В.А.,Карташов Э.М. Гидравлика. – М.:Высшая школа, 2006.-175с.


ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ


1. Отчет оформляется на двойном тетрадном листе.

2. Первая страница отчета содержит титульный лист методического пособия с указанием фамилии студента, выполняющего работу и преподавателя, принимающего работу.

3. Последующие страницы содержат:

- цель работы;

- основные теоретические сведения (кратко);

- схема лабораторной установки;

- основные формулы для расчета;

- итоговую таблицу с результатами опытов и вычислений;

- выводы по результатам работы.

ДЛЯ ЗАМЕТОК


ДЛЯ ЗАМЕТОК





ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



К а ф е д р а «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика»


ДИАГРАММА

уравнения бернулли


Методические указания

к лабораторной работе № 6


Самара

Самарский государственный технический университет

2008


Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ


УДК 532.5 (07).


Диаграмма уравнения Бернулли: метод. указ./ Сост. Л.Ф. Черняева, Л.И. Бабенкова. Самара, Самар. гос. техн. ун-т; 2008. 8 с.


Методические указания предназначены для студентов II и III курсов, обучающихся по специальностям механического, нефтяного, теплоэнергетического, химико-технологического и электромеханического факультетов при выполнении ими лабораторных работ по гидравлике.


Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 1 назв.


УДК 532.5 (07).


Составители: Л.Ф. Черняева, Л.И.Бабенкова

Рецензент: д-р техн. наук, проф. А.И. Щелоков


© Л.Ф. Черняева, Л.И. Бабенкова, составление, 2008

© Самарский государственный технический университет, 2008


Диаграмма уравнения Бернулли


Составители: Черняева Людмила Федоровна

Бабенкова Лидия Ивановна


Редактор В. Ф. Е л и с е е в а

Технический редактор В. Ф. Е л и с е е в а


Подп. в печать 07.06.08. Формат 60х84 1/16.

Бум. офсетная. Печать офсетная.

Усл. п. л. 0,7. Усл. кр.-отт. Уч-изд. л. 0,69. Тираж 50. Рег № 208

__________________________________________________________________________


Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

443100. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус


Отпечатано в типографии

Самарского государственного технического университета

443100. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.

Корпус №8


Похожие:

Общие сведения iconЯзык JavaScript. Общие сведения, выражения, операторы. Общие сведения
За синтаксическую основу нового языка был взят язык Java, в свое время разработанный компанией Sun Microsystems. В последнее время...
Общие сведения iconРеспублики Карелия Сведения о результатах самообследования общеобразовательного учреждения
Общие сведения об образовательном учреждении Год основания (указать документ, дата, №)
Общие сведения icon1. Общие положения Общие сведения о процедуре Запроса Предложений
По выбору поставщиков услуг по обследованию и паспортизации антенно-мачтовых сооружений (амс), оснований и фундаментов объектов прао...
Общие сведения iconКонкурсе. Общие сведения о предмете конкурса
В этом конкурсе. Общие сведения о предмете конкурса
Общие сведения iconГодовой отчет ОАО «Электросигнал» по итогам 2008 года. Общие сведения об обществе
Сведения о государственной регистрации общества: Государственная регистрация общества произведена постановлением Главы Администрации...
Общие сведения iconПрограмма вводного инструктажа : Общие сведения о характере производственной деятельности организации, харак­терные особенности производства
Общие сведения о характере производственной деятельности организации, харак­терные особенности производства
Общие сведения iconСпециальность 020804 геоэкология
Общие сведения об осадочных породах. Предмет, задачи и значение литологии. Методологические особенности изучения осадочных пород....
Общие сведения icon1. Общие сведения об общеобразовательном учреждении

Общие сведения iconОбщие сведения об образовательном учреждении

Общие сведения iconЗемноводные
Общие сведения о земноводных
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница