УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Полезная модель относится к установкам гидравлики и гидропневмоавтоматики и может быть использована при проведении лабораторных работ.
Известна опытная установка Рейнольдса, имеющая бак с водой с присоединенной стеклянной трубкой, которая соединена соединенной с трубой и с вентилем. («Гидравлика и аэродинамика» Москва Стройиздат 1987 год. А.Д.Альтшуль, Л.С.Животовский, Л.П.Иванов)
Недостатком данной опытной установки является то, что конструктивное выполнение не обеспечивает измерение гидравлических сопротивлений.
Известно дозирующее устройство, содержащее закреплено неподвижно сосуд Мариотта, водоструйный насос, диаметр выходного канала которого меньше диаметра входного канала, сифонные трубки, сливной канал емкости, выполненный в виде сифонной U-образной трубки, присоединенной к стенке емкости ниже кромки входного канала водоструйного насоса, выполненного в виде опущенного в емкость воронкообразного сосуда-дозатора, причем входная сифонная трубка водоструйного насоса сообщена с сосудом Мариотта, сливной канал которого подключен к подающей магистрали емкости. (RU 2060534 С1).
Недостатком дозирующего устройства является то, что его конструктивное выполнение не позволяет определить гидравлические сопротивления на прямом участке трубопровода и на участках с местными сопротивлениями, а также определить коэффициенты путевых и местных потерь.
Целью полезной модели является определение гидравлических сопротивлений и коэффициентов путевых и местных потерь, путем обеспечения равномерного поддержания расхода рабочей жидкости через трубопровод, на протяжении всего эксперимента.
Указанная цель достигается тем, что установка для исследования гидравлических сопротивлений содержит: закрепленные неподвижно сосуд Мариотта со сливным каналом, также в нее введены четыре пьезометра, дроссельная шайба, вентиль, причем сливной канал состыкован с трубопроводом, выполненным с изгибом под острым углом, первый и второй пьезометры герметично укреплены на горизонтальном, третий и четвертый - на изогнутом участке трубопровода на равном расстоянии друг от друга, дроссельная шайба установлена между третьим и четвертым пьезометрами, а на выходе трубопровода с помощью резьбового соединения установлен вентиль.
Существенные отличия и новизна заключаются в том, что в нее введены четыре пьезометра, дроссельная шайба, вентиль, причем сливной канал состыкован с трубопроводом выполненным с изгибом под острым углом, первый и второй пьезометры герметично укреплены на горизонтальном, третий и четвертый - на изогнутом участке трубопровода на равном расстоянии друг от друга, дроссельная шайба установлена между третьим и четвертым пьезометрами, а на выходе трубопровода с помощью резьбового соединения установлен вентиль.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве.
На фиг.1 приведена схема установки, на фиг.2 приведен график зависимости коэффициента трения от числа Рейнольдса, на фиг.3 приведены графики зависимости коэффициентов местных потерь на участке поворота и на дросселе от числа Рейнольдса.
Установка для исследования гидравлических сопротивлений содержит: закрепленные неподвижно сосуд Мариотта со сливным каналом 1, соединенным с, горизонтально расположенным, трубопроводом 2, выполненным с изгибом под острым углом и содержащим дроссельную шайбу 3, установленную после участка поворота. На конце трубопровода 2 посредством резьбового соединения установлен вентиль 4. Также на трубопроводе 2 герметично укреплены четыре пьезометра 5, 6, 7, 8, расположенные на расстоянии одного метра друг от друга, причем пьезометр 5 и пьезометр 6 установлены на прямом участке трубопровода 2, а пьезометр 7 после участка поворота до дроссельной шайбы 3 и пьезометр 8 после дроссельной шайбы 3 до вентиля 4.
Установка работает следующим образом. При открытии вентиля 4, жидкость вытекает с постоянным расходом из сосуда Мариотта со сливным каналом 1 в трубопровод 2, через пьезометры 5, 6, 7, 8, участок поворота и через дроссель 3 вытекает через вентиль 4
При этом измеряются уровни жидкости в пьезометрах 5, 6, 7, 8, и скорость истечения жидкости через вентиль 4. Замер производится от четырех до семи раз при различном положении открытия вентиля 4.
После чего с помощью снятых показаний определяются коэффициенты гидравлического трения и местных потерь, которые являются характеристиками гидравлических сопротивлений:
Определив значения коэффициентов гидравлического трения и местных потерь при каждом замере получаем возможность построения графических зависимостей исследуемых коэффициентов от числа Рейнольдса:
пов
дp
λ=f(Re); ξ=f(Re); ξ=f(Re).
Экспериментальные зависимости полученные при обработке результатов эксперимента на предлагаемой полезной модели представлены на фиг.2 и фиг.3.
Количественные зависимости коэффициентов гидравлических сопротивлений схожи с теоретическими положениями гидравлики это дает возможность утверждать, что предлагаемая полезная модель работоспособна и может быть использована в учебном процессе при изучении дисциплины «Гидравлика» и «Гидропневмоавтоматика».
Использование установки для исследования гидравлических сопротивлений в учебном процессе, в отличии от испытательных установок и стендов, позволяет привить обучаемым навык проведения экспериментальных исследований, а при обработке результатов эксперимента привить навык научного анализа, а также позволяет определять потери напора жидкости на трение и местных сопротивлениях в трубопроводе и исследовать зависимость коэффициентов гидравлического трения и коэффициентов местных потерь от режима течения жидкости в трубопроводе.