У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Лабораторная работа 3 по курсу Механика жидкостей и газов Измерение скорости и расх

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 26.12.2024

 

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО АлтГТУ им. Ползунова И.И.

Кафедра «Теплогазоснабжение и

вентиляция»

Лабораторная работа №3

по курсу «Механика жидкостей и газов»

«Измерение скорости и расхода жидкостей»

ОТЧЕТ

ЛР 270800.03.000 ОТ

                        Выполнил

       студент гр. С-16                                                                     Э. Хабибулин

                        Проверил                                                                 В.П. Яковенко

         Работа принята с оценкой__________________________________

Барнаул 2012

Содержание

                                                                                                  Стр.

  1.  Цель и задачи работы                                                                                                   2
  2.  Основные теоретические положения                                                                        2-5
  3.  Схема установки и методика измерений                                                                    6
  4.  Протокол измерений, обработка экспериментальных данных
    и анализ получившихся результатов                                                                         7-8
  5.  Вывод                                                                                                                             8

Список литературы                                                                                                            9

  1.  Цель работы

              Совершенствование навыков постановки и проведения гидравлических экспериментов, приобретение навыков измерения скорости и расхода жидкости.
             Задачи: - измерить давление жидкостными приборами; - научиться рассчитывать скорости и расходы жидкости.
  2.  Основные теоретические положения


        Используя приборы измерения давления можно вычислять скорости движущейся жидкости. Такие определения скоростей являются практическим применением уравнения Бернулли, которое для несжимаемых газообразных жидкостей можно записать в виде:



где  – статическое давление;
– плотность жидкости в потоке;
V – скорость потока;
= – динамическое давление (скоростной напор);
– полное давление потока.

         Решив уравнение Бернулли, получаем формулу для расчета скорости:

 Для приёма статического давления применяют шайбы статического давления и трубки статического давления. Шайбы статического давления (рисунок 2.1) устанавливают на поверхностях стенок аэродинамических труб и других каналов.

     

ЛР 270800.03.000 ОТ

Изм.

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Хабибулин Э.

Стадия

Лист

Листов

Пров.

Яковенко В.П.

Лабораторная

работа №3

У

2

9

АлтГТУ, СТФ,

гр. С-16

Н. контр.

Утв.

 

         Рисунок 2.1 – Шайба                                                                Рисунок 2.2 – Трубки
       статического давления                                                              статического давления

       Трубки статического давления (рисунок 2.2) представляют собой согнутые под 90 градусов трубки с заглушенным концом и отверстиями на боковой поверхности, через которые воспринимается статическое давление. Различаются по форме носовой части, количеству, форме и положению боковых отверстий. Устанавливаются по направлению потока.

       Для приема полного давления используют трубку Пито (рисунок 2.3), представляющую собой согнутую под прямым углом трубку, обращенную своим открытым концом против потока. Такие приемники используют в основном для трубопроводов малого диаметра и для измерения скорости вблизи стенок, где искажения потока, вызванные даже небольшими препятствиями, влекут значительные ошибки.

 

Рисунок 2.3 – Трубка Пито

     Для трубопроводов сравнительно большого диаметра в качестве приемника давлений используют насадок типа трубки Прандтля (рисунок 2.3). Такой насадок состоит из двух концентрически расположенных трубок, из которых центральная воспринимает полное давление, а другая трубка через боковые вырезы или отверстия передает статическое давление.



Рисунок 2.3 – Трубка Прандтля
(приемник воздушного давления – ПВД)

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Значение плотности газа (воздуха) в лабораторных условиях можно находить с помощью эффузиометров, где сравнивают скорость истечения газа через малое отверстие, а также вычислять по уравнению состояния идеального газа:

,

где давление газа (атмосферное давление воздуха);
R – удельная газовая постоянная (для воздуха R=287 Дж/(кг·К);

Т – абсолютная температура.

         Измерение разности полного и статического давлений (динамическое давление) возможно различными приборами:

1) с помощью U-образного манометра.

pп

pс

hд

                 pд = pп – pс = hджg ,

где hд – разность уровней жидкости в коленах манометра;

     ж – плотность жидкости в манометре;

     g – ускорение свободного падения.

Откуда можно найти:

.

2) с помощью наклонного манометра.

pc

pп

lд

В некоторых случаях разность уровней жидкости в трубках манометра мала и соизмерима с погрешностью измерений прибора. Для повышения точности трубки манометра наклоняют под некоторым углом .

hд = lд sin ,

где lд – разность уровней жидкости в коленах манометра;

                                   - угол наклона трубок манометра.

Скорость высчитывается по формуле:

.

3) с помощью микроманометра с наклонной трубкой.

lм

pп

pс

В тех случаях, когда измерение давления необходимо производить с большой точностью, пользуются чашечными микроманометрами. Они состоят из резервуара с жидкостью и манометрической трубки, наклон которой может меняться, что повышает чувствительность прибора. Применяемый микроманометр типа ММН устроен так, что угол наклона трубки подобран с учетом удельного веса жидкости и получаемый коэффициент манометра переводит значения в размерность мм водяного столба. Скорость вычисляется по формуле:

,  

где lм – перемещение мениска;

           км – коэффициент манометра.

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4) с помощью анероидно-мембранных приборов.

рс

рп

Для целей практики бывает достаточна невысокая точность измерения скорости. Часто применяют приборы, содержащие анероидно-мембранные коробки, которые меняют свои размеры при перепадах давления. Оцифрованные в значениях скорости такие приборы сразу показывают значения не разности давлений, а непосредственно скорости.

5) с помощью трубки Вентури.

d

2d

4d

6d

pc2

pc1

u

Трубка Вентури представляет собой две конические круглые насадки, вершины которых соединяются между собой (размеры указаны на рисунке). В начальном сечении и самом узком измеряется статическое давление. Обычно дифференциальным манометром измеряют разность давлений. На основании уравнений Бернулли для начального сечения и самого узкого можно получить:

.
В соответствии с уравнением постоянства расхода выразим , обозначим  и после преобразования получим:

,                                                                       (2.1)

где h – разность высот уровней дифференциального манометра;
    ж – плотность жидкости в манометре;
   среды – плотность исследуемой среды.

В формуле (2.1) не учтены потери напора от сопротивления трения при движении жидкости на сужающемся участке и влияние сужения на распределение скоростей. Поэтому вычисленная по данной формуле скорость будет несколько завышена по сравнению с действительной. Для трубок Вентури вводится поправочный коэффициент, который определяется тарировкой и обычно колеблется в пределах 0,96 – 1.

При известных размерах аэродинамических трактов и измеренных значениях скорости потока можно высчитать объёмный расход воздуха в м3/с:

Q = V ω,  

где Q – объёмный расход;
     V – скорость потока;
     ω – площадь поперечного сечения воздуховода.

Иногда применяется понятия массового и весового расходов жидкости или газа. Для их получения домножают объёмный расход на плотность и удельный вес.

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата
  1.  Схема установки и методика измерений


u

А

А

Б

Б

Рисунок 3.3 - Измерение анероидно-мембранным прибором

1

2

3

4

lм

рп

рс

а

b

u

Рисунок 3.1 - Измерение наклонным манометром

1

2

3

u

1

3

2

d

Рисунок 3.2 - Измерение микроманометром с наклонной трубкой

u

a

b

1

2

3

Рисунок 3.4 - Измерение трубкой Вентури и U-образным манометром

        Для определения скоростей потоков и расходов воздуха проводится четыре эксперимента:

- измерение разности полного давления потока и атмосферного давления в открытой рабочей части замкнутой аэродинамической трубы 1 с помощью наклонного манометра 2 (рисунок 3.1). В качестве приемника полного давления используется трубка Пито 3;


- измерение разности полного и статического давлений на выходе из демонстрационной аэродинамической трубы 1 с помощью микроманометра с наклонной трубкой 2 (рисунок 3.2). Приемник воздушного давления (ПВД) – модифицированный насадок Прандтля 3;


- измерение разности атмосферного давления и статического давления потока воздуха в закрытой рабочей части аэродинамической трубы 1 с помощью анероидно-мембранного прибора 2 (рисунок 3.3). Приемником статического давления служит шайба статического давления 3;


- измерение разности статических давлений на входе в трубку Вентури 2 и в узком сечении с помощью U-образного манометра 3 (рисунок 3.4). Опыт проводится в открытой рабочей части аэродинамической трубы 1 замкнутого типа.

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  1.  Протокол измерений

     Таблица 4.1-Таблица исходных данных и расчётных величин

№

оп

a,

м

b,

м

d,

м

k

lд,

м

ω,

м2

V,

м/с

Q,

м3/с

Q,

кг/с

Q,

Н/с

1

0,191

0,313

---

40

---

0,054

0,0598

21,57

1,29

1,51

14,80

2

---

---

0,3

---

0,2

0,165

0,07

23,5

1,64

1,92

18,80

3

---

---

0,81

---

---

---

0,51

33,3

16,98

19,87

194,7

4

0,191

0,313

---

---

---

0,045

0,0598

17,36

1,04

1,22

11,96

4.1   Обработка экспериментальных данных

1)  , где =1,17 кг/м3 (по номограмме при t=21.40C, р=740 мм. рт. ст.)

;

= 0,191 м · 0,313 м = 0,0598 м2
;

=
;


;

2)  

  ;

=
=

3)  33,3

  ;

=

=

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4)  

= 0,191 м · 0,313 м = 0,0598 м2

\ .

4.2   Анализ полученных результатов

    Нами были выполнены четыре опыта и в каждом опыте для расчета скорости потока использовались разные записи уравнения Бернулли. В первом опыте использовалась формула , исходя из того нам был дану угол наклона манометра. Во втором опыте (микроманометр с наклонной трубкой) -  , так как был известен коэффициент манометра. В третьем опыте прибор (анероидно-мембранный) сразу показал значение не разности давлений, а непосредственно скорость. В четвертом (трубка Вентури) -   , потому что использованный прибор измеряет разность давлений.

  1.    Вывод

Способ с применением U-образного манометра применим как при лабораторных испытаниях, так и на практике из-за своей точности и простоты конструкции, но при достаточно большой разности измеряемых давлений. Способ с применением наклонного манометра применим, когда разность уровней жидкости в трубках манометра мала и соизмерима с погрешностью измерений прибора. Способ с применением микроманометра с наклонной трубкой, используется в тех случаях, когда измерение давления необходимо производить с большой точностью, на практике применяется редко. Для целей практики бывает, достаточна невысокая точность измерения скорости, поэтому применяют анероидно-мембранные приборы.

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

      Список литературы

  1.  С.Д. Еремин, В.П. Яковенко, Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Гидравлика» для студентов строительно-технологического факультета, 2006, 92 с.

ЛР 270800.03.000 ОТ

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата




1. Методические рекомендации к семинарским занятиям по курсу Философия издание 2е дополненное и переработа
2. тема знаний убеждений качеств и черт личности устойчивых привычек поведения которыми должны овладеть учащ
3. Молодежь России- особенности социализации и самоопределения
4. вервь веревка; участок земли отмеренный веревкой община в Древней Руси
5. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Одеса ~ Дисертаці.html
6. Лекция 010100 ФУНКЦИИ МЕНЕДЖЕРА Здесь рассматриваются следующие основные вопросы- Какие задачи решае
7. Сатори Учебнометодические материалы Общая часть Что такое медитация Техника медитации в п
8. Мировая торговля Внешняя торговля занимает важное место в системе международных экономических отноше
9. Международный аспект развития отношений Австралии со странами Арабского Востока
10. Найзручніший спосіб познайомитися з містом це спробувати дізнатися як тут працюють як тут люблять і як ту
11. е как ЧР Лексграме
12. Иркутский государственный лингвистический университет ФГБОУ ВПО ИГЛУ
13. Точный момент времени не определен
14. Апрель. Вот он снова пришёл думала Кэти
15. Бизнес план Строительство магазина с последующей реализацией в нём трикотажных изделий и одежды так же сд
16. ном Кехо в конкретную программу могут изменить Вашу жизнь к лучшему наполнить ее успехами и счастьем
17. темами- Компактный учебный курс-3е издание перераб
18. Кировская государственная медицинская академия Методы статистического анализа в медицине
19. реферат дисертац на здобуття наукового ступеня кандидата сльськогосподарських наук
20. Положительным свойством свеклы является то что в ее составе содержится более 50 натрия и 5 кальция а такое с

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе