Определение коэффициента гидравлического трения

Лабораторная работа №4

Определение коэффициента гидравлического трения

Целью работы является: экспериментальным путем проверить применимость формулы А. Д.  Альтшуля для коэффициента гидравлического трения напорных труб.

1. Общие сведения

Движение вязкой жидкости в трубе постоянного сечения сопровождается потерями напора (удельной энергии) по длине (или потерями на трение) hдл.

Для определения потерь напора по длине трубопровода используется уравнение Д. Бернулли, составленное для сечений I-I и II-II

𝑍1 +

𝑝1

𝛾

+ 𝑎1𝑣2[pic 1]

2𝑔[pic 2]

𝑝2

𝛾

+ 𝑎2𝑣2[pic 3]

2𝑔[pic 4]

Потери напора по длине трубопровода hдл равны разности пьезометрических напоров (высот) в сечениях I-I и II-II, определяемых по пьезометрам. С другой стороны, для равномерного движения жидкости потери напора по длине определяются по формуле Дарси – Вейсбаха

[pic 5]

где  λ– коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси); – длина трубы; – диаметр трубы; V – средняя по живому сечению скорость.

При ламинарном режиме движения, когда Re > 2 320, коэффициент гидравлического трения зависит только от числа Рейнольдса и рассчитывается по формулам Дарси

     λ= 64[pic 6][pic 7]

𝑅𝑒

При турбулентном режиме движения выделяется три зоны сопротивления:

1. Гладкая зона, в которой коэффициент Дарси зависит только от числа Рейнольдса  

  и определяется по форме Блазиуса[pic 8]

[pic 9]

1. Переходная зона (зона смешанного сопротивления), в которой коэффициент зависит от числа Рейнольдца и относительной шероховатости   kэ/d     , где – kэ линейная эквивалентная шероховатость стенок трубы; d – диаметр трубы.

В этой зоне коэффициент Дарси        и может быть определена по формуле А. Д. Альтшуля.[pic 10]

[pic 11]

3) Зона квадратичного сопротивления, которая наступает при достаточно больших числах Рейнольдса. Коэффициент зависит только т относительной шероховатости       и определяется по формуле Б. Л. Шифринсона[pic 12]

[pic 13]

1. Описание экспериментальной установки

Опытная установка для определения коэффициента гидравлического трения состоит из участка трубопровода постоянного диаметра (d=0.05м,l=11м) с эквивалентной шероховатостью kэ = 0,91 мм. Подача воды осуществляется задвижкой 4. Регулирование скорости воды в трубе производится краном 5.

[pic 14]

[pic 15]

Результаты измерений и обработки опытных данных