Иллюстрация уравнения Бернулли

Цель работы: экспериментально установить понижение полной удельной энергии потока по течению, а также переход потенциальной части энергии в ки­нетическую и обратно; подтвердить правильность уравнения Бернулли.

Приборы и оборудование: комплекс «Трубопровод» (устройство IV) из комплекта «Капелька» /6/, секундомер.

Основными элементами устройства (рис. 6) являются баки 1 и 2, сооб­щающиеся между собой каналами переменного 3 и постоянного 4 сечения. Между каналами равномерно расположены пьезометры I - V, предназначенные для измерения напоров в характерных сечениях.

Рис. 6. Комплекс «Трубопроводы» /6/:

I - V - пьезометры (нумерация - по направлению потока); 1,2- баки; 3 - канал переменного сечения; 4 - канал постоянного сечения, 5 - уровне мерная шкала; 6 - начальный и конечный уровни жидкости.

При перевёртывании устройства в вертикальной плоскости обеспечивает­ся постоянство напора Н на входе в канал 3, моделирующий трубопровод пе­ременного сечения, а следовательно, и установившееся движение жидкости в исследуемом канале.

Порядок проведения работы:

1) выписать паспортные значения размеров А и В поперечного сечения ре­зервуара 1 и площади ω_i, поперечного сечения канала 3 в местах подсоедине­ния пьезометров I – V:

А = 21 (см.), В = 4 (см.),

ω₁ = 0.5 (см.²), ω₂ = 0.5 (см.²), ω₃ = 0.4 (см.²), ω₄ = 0.4 (см.²), ω₅ = 0.6 (см.²), ω₆ = 0.4 (см.²),

2) при заполненном водой баке 2 перевернуть устройство на 180° для обеспе­чения начала движения в канале переменного сечения 3;

3) снять показания h_pi, см., пьезометров во всех пяти сечениях I – V:

h_p1 = 7.3, h_p2 = 6.3, h_p3 = 3.8, h_p4 = 2, h_p5 = 2.9

4) измерить по секундомеру время t, с., перемещения уровня воды в находя­щемся внизу баке 1 на произвольно заданную величину S, см.:

t = 20.05, S = 5.

Обработка опытных данных:

1) вычислить расход жидкости в исследуемом канале

Q = A^.B^.S/t, см³/с;

Q = 21*4*5/20.05= 20,94

2) рассчитать среднюю скорость v, потока в сечениях I - V и в выходном се­чении (VI)

v_i = Q/ω_i, см/с;

v₁ = 20,94/0,5 = 41.88,

v₂ = 20,94/0,5 = 41,88,

v₃ =20,94 /0,4 = 52,35,

v₄ = 20,94/0,4 =52,35,

v₅ = 20,94/0,6 =34,9,

v₆ = 20,94/0,4 = 52,35

3) вычислить скоростной напор h_vi, в сечениях I - VI

h_vi = v_i²/(2g), см;

h_v1 = 41,88²/(2*9,81) = 89,4,

h_v2 = 41.88²/(2*9,81) = 89,4,

h_v3 = 52,35²/(2*9,81) = 139,68,

h_v4 = 52,35²/(2*9,81) = 139,68,

h_v5 = 34,9²/(2*9,81) = 62,08,

h_v6 = 52,35²/(2*9,81) = 139,68

4) определить полный напор Н_oi в сечениях I -VI

Н_oi = h_pi + h_vi, см;

Н_o1 = 8 + 89,4= 97,4,

Н_o2 = 7,3 + 89,4= 96,7,

Н_o3 = 6,3 + 139,68= 145,98,

Н_o4 = 3,8 + 139,68= 143,48,

Н_o5 = 2 + 62,08= 64,08,

Н_o6 = 2,9 + 139,68= 142,58

5) полученные результаты занести в табл. 3.3;

6) вычертить в масштабе трубопровод (канал 3) и вертикальными линиями отметить места расположения сечений I —VI;

7) на вертикалях I - V в едином масштабе отложить от оси канала значения пьезометрических высот h_ip, (см. табл. 3.3) и, соединив их верхние концы с центром выходного сечения VI, получить пьезометрическую линию, показы­вающую изменение потенциальной части удельной энергии потока;

8) на тех же вертикалях в принятом масштабе отложить от оси канала зна­чения полных напоров Н_o, соединить точки и получить напорную линию, харак­теризующую изменение полной удельной энергии потока;

9) проанализировать изменения потенциальной и кинетической энергии по­тока и проверить соответствие этих изменений уравнению Бернулли.

Таблица 3.3

Результаты определения параметров потока

Поиск по сайту: