Сифонный трубопровод: Методические указания к лабораторной работе, страница 2

Экспериментальная установка имеет следующие геометрические параметры: расстояние от свободной поверхности жидкости в питающем резервуаре до сифонного трубопровода =1,06 м; длина сифонного трубопровода =7,16 м; длина сифонного трубопровода до места установки вакуумметра =5,36 м; внутренний диаметр сифонного трубопровода =0,035 м; площадь мерного бака =0,36 м².

3. ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТА И ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

Запуск сифона производится следующим образом. Сначала наполняется питающий резервуар до горловины переливной трубы 5 путем открытия вентиля 15. Затем следует открыть вентиль 16 сливного трубопровода мерного бака, все вентили труб 9-12 приемного резервуара и открыть вентиль 17 для заполнения сифонного трубопровода. После стабилизации показания вакуумметра вентиль 17 необходимо закрыть. С этого момента сифон запускается в работу.

После запуска сифона регистрируются показания пьезометров в питающем  и приемном  резервуарах, а также показание вакуумметра . Для экспериментального определения расхода жидкости следует закрыть вентиль 16 сливного трубопровода мерного бака и произвести отсчет времени  наполнения бака до определенной высоты  (например 0,05 м). После регистрации показаний вентиль 16 необходимо открыть, а вентиль трубы, по которой из приемного резервуара истекала вода в мерный бак, закрыть. В результате этого, уровень жидкости в приемном резервуаре будет возрастать до уровня горловины следующей по высоте трубы (например 10). При стабилизации уровня жидкости  в приемном резервуаре производится отсчет показаний описанный выше. Всего следует провести 4 опыта.

Экспериментальное значение расхода жидкости определяется по формуле:

,

где  - объем жидкости в мерном баке,  - время его заполнения.

Теоретическое значение расхода жидкости определяется по формуле (1). При этом следует иметь в виду, что при сливе жидкости по трубам 10-12 вода из сифона истекает в приемный резервуар под уровень, и поэтому скорость жидкости  следует определять из выражения (2). В случае слива жидкости по самой короткой трубе 9 характер истечения воды из сифона в приемный резервуар близок к истечению в атмосферу, вследствие чего скорость  находится по формулы (3).

В выражениях (2) и (3) суммарный коэффициент местных сопротивлений =39,5, который складывается из коэффициентов местных сопротивлений на входе в сифонный трубопровод, вентиле 18, двух коленах, тройнике и на выходе из трубопровода.

Коэффициент гидравлического трения  определяется по формуле Блазиуса для гидравлически гладких труб:

,

где  - число Рейнольдса. Для воды коэффициент кинематической вязкости =10^-6 м²/с. Величина числа Рейнольдса определяется по значению экспериментальной скорости движения жидкости :

.

Теоретическое значение вакуумметрического давления находится из выражения (4), в котором суммарный коэффициент местных сопротивлений до места установки вакуумметра =38, а удельный вес воды =9,8·10³ Н/м³.

Результаты опытов заносятся в таблицу.

Таблица

Номер опыта

Уровень воды в резервуаре

Перепад уровня Н, м

Скорость воды

Уровень воды в мерном баке h, м

Время наполнения t, с

Расход воды

Относительная погрешность определения расхода δ,%

Вакуумметрическое давление

Относительная погрешность определения давления δ,%

питающем H1, м

приемном Н2, м

теоретическая, V, м/с

экспериментальная, Vэ, м/с

теоретический Q, м3/с

экспериментальный Qэ, м3/с

теоретическое Рв, Па

экспериментальное Рвэ, Па

Относительная погрешность определения расхода и давления находится по формуле

,

где А – теоретическое значение величины, В – экспериментальное значение величины.

Следует помнить, что в опытах вакуумметром регистрируется значение давления выраженное в технической системе измерения – кгс/см². Для перевода единицы измерения вакуумметрического давления в систему СИ надо знать, что 1 кгс/см² = 9,8·10⁴ Па.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1) основные расчетные формулы;

2) упрощенную схему лабораторной установки;

3) таблицу замеров и вычислений;

4) графики зависимостей  и ;

5) выводы по работе.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Принцип работы сифонного трубопровода.

2. Как будет изменяться расход жидкости в сифонном трубопроводе с увеличением перепада уровней свободной поверхности жидкости в питающем и приемном резервуарах?

3. Как влияет изменение коэффициента гидравлического трения  на значение вакуумметрического давления?

4. Чем ограничивается высота подъема жидкости по сифонному трубопроводу?

6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Осторожно работать со стеклянными пьезометрами, исключив их повреждение.

2. Не допускать большого слива жидкости через переливную трубу питающего бака.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. –М.: Машиностроение, 1982.- 423 с.

2. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач / Под ред. С.С. Руднева и Л.Г. Подвидза.- М.: Машиностроение, 1974.- 416 с.