- •РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА
- •Иванников В.Г., Исаев В.И., Иванников А.В., Исаев Р.В. Лабораторные работы по общей и подземной гидромеханике. – М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2013. – с. 162.
- •ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
- •РАБОТА № 1
- •ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание установки (стенда) для проведения работы
- •Проведение работы
- •Методика расчета
- •Цель работы
- •Описание установки (стенда) для проведения работ
- •Краткая теория
- •Проведение работы
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание установки для проведения работ
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Проведение работы
- •Методика расчета
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Проведение работы
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание установки для проведения опыта
- •Проведение работы
- •Учебно-лабораторная установка «Гидродинамика»
- •Краткая теория
- •Цель лабораторной работы
- •Описание экспериментального участка
- •Порядок измерений
- •Краткая теория
- •Цель работы
- •Описание опытного участка
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчета
- •Порядок проведения работы
- •При каждом режиме необходимо снять показания вакуумметра pв, манометра pм и расходомера Q. Результаты измерений заносят в таблицу 10.1
- •Методика расчета
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание экспериментального участка ( рис. 7.1)
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Экспериментальные способы определения режима течения
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчета
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание опытного участка
- •Порядок проведения опытов
- •Методика расчета
- •Краткая теория
- •Цель работы
- •Описание опытного участка
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчета
- •Порядок вычислений
- •Цель работы
- •Вычисление гидравлических характеристик h(Q) и h(d) с помощью компьютера для каждого из участков сложного трубопровода и построение суммарной характеристики. Сравнение экспериментальных значений h(Q) с расчётными
- •Краткая теория
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание экспериментального участка
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчета
- •Краткая теория
- •Цель работы
- •Описание опытного участка
- •Порядок проведения работы
- •Проведение расчетов
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Порядок проведения работы
- •Цели работы
- •Краткая теория
- •Порядок проведения работы
- •РАБОТА № 22
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок проведения работы
- •Цель работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчета
- •Цель работы
- •Краткая теория
- •Порядок проведения работы
- •Методика расчёта
- •Краткая теория
- •Краткая теория
- •Цель лабораторной работы
- •Описание учебно-лабораторной установки
- •Краткая теория
- •Порядок проведения опытов
- •Вычисления
- •Цель лабораторной работы
- •Описание учебно-лабораторной установки
- •Порядок проведения опытов
- •Учебно-лабораторная установка для исследования внедрения газовых струй в слой жидкости
- •РАБОТА № 30
- •2. Пример контрольной карты для защиты работ №№ 4 и 5
- •Вопрос 1. На рисунке показаны линии полного и пьезометрического напоров (без учета местных сопротивлений). Для участков длиной l1 и l2 гидравлические уклоны определяются
- •Вопрос 5. Как определяется коэффициент проницаемости в работе № 21?
- •Вопрос 1. Как определяется коэффициент проницаемости в работе № 22?
- •Вопрос 1. Распределение абсолютного давления в любом сечении пласта в работе № 23 имеет вид
- •Вопрос 1. Скорость звука a в газе определяется по формуле
- •Вопрос 1. Проставить правильно номера устройств, соответствующие экспериментальной уствновке работы 26
РАБОТА № 16
ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК h(Q) и h(d) ДЛЯ СЛОЖНОГО ТРУБОПРОВОДА
Цель работы
Вычисление гидравлических характеристик h(Q) и h(d) с помощью компьютера для каждого из участков сложного трубопровода и построение суммарной характеристики. Сравнение экспериментальных значений h(Q) с расчётными
Краткая теория
Трубопроводы, состоящие из труб разного диаметра или имеющие ответвления, называются сложными. Потери напора для простого трубопровода между любыми двумя сечениями определяются по формуле
h = hτ + hм ,
(16.114)
где: hτ – потери по длине на трение, м; hм – потери на местные сопротивления, м.
Потери на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха
hτ = λυ2L/(2gd),
(16.115)
где: L – длина трубопровода, м; d– диаметр трубопровода, м; g – ускорение свободного падения, м/с2; υ = 4Q/(πd2) – средняя скорость течения жидкости, м/с; Q – расход жидкости, м3/с; λ – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений, определяемый по формулам отдельно для ламинарного режима
λ = 64/Re при Re < 2320
(16.116)
и турбулентного режима: |
|
формула Блаузиса: λ = 0,316Re0,25 |
при 2320 ≤ Re ≤ 10d/∆; |
формула Альтшуля: λ = 0,11(68/Re + ∆/d)0,25 при 10d/∆ ≤ Re
≤500d/∆; |
(16.117) |
|
|
формула Никурадзе: λ = 1/(2log(d/∆) + 1,14)2 при Re > 500d/∆ или |
|
65
формула Шифринсона: λ = 0,11(∆/d)0,25 при Re > 500d/∆ и d/∆ > 200,
где: ∆ – эквивалентная шероховатость, м; Re = υdρ/µ = υd/ν – число Рейнольдса потока; µ – динамический коэффициент вязкости, Па/с; ν – кинематический коэффициент вязкости, м2/с.
Потери на местные сопротивления определяются по формуле Вейсбаха:
hм = Σ(ξi υ2/(2g)),
(16.118)
где ξi – безразмерный коэффициент i-го местного сопротивления, суммирование ведется по всем i.
Следует отметить, что существует единая формула (формула Черчилля) для определения коэффициента гидравлических сопротивлений λ, справедливая как для ламинарного, так и турбулентного режимов
λ =8[(8 / Re)12 +1/(A +B)3/ 2 ]1/12 ,
(16.119)
(16.120)
Расчеты с применением формулы (16.119) дают повышенные значения коэффициента гидравлических сопротивлений по сравнению с применением формул (16.116) и (16.117).
Первой гидравлической характеристикой простого трубопровода называется зависимость (16.114) от расхода Q при постоянстве всех остальных параметров, определенных в формулах (16.115) – (16.118) или (16.119)
h = h(Q).
(16.121)
Второй гидравлической характеристикой простого трубопровода называется зависимость (16.114) от переменного диаметра d при постоянстве всех остальных параметров, определенных в формулах (16.115) – (16.118) или
(16.119)
h = h(d).
(16.122)
Зависимости (7) и (8) часто записывают также в виде
h = hq и h = hd.
66
(16.123)
Получить эти зависимости (16.121) и (16.122) или в других обозначениях (16.123), можно двумя способами. По первому способу подставить в (16.114) соотношения (16.115) и (16.118) и воспользоваться формулами
(16.116) и (16.117). Тогда имеем
h = hτ + hм = λυ2L/(2g·d) + Σ(ξi υ2/(2g)),
(16.124)
где коэффициент гидравлических сопротивлений λ вычисляется по формулам (16.116) и (16.118), которые выбираются в зависимости от режима течения, то есть от критического числа Рейнольдса. По второму способу в (16.124) коэффициент гидравлических сопротивлений λ вычисляется по единственной формуле (16.119). Чтобы получить гладкую кривую следует провести вычисления для многих значений расходов (для характеристики hq) или для многих значений диаметров (для характеристики hq) в заданных интервалах их изменений любым из описанных способов. Эти вычисления можно поручить компьютеру, воспользовавшись алгоритмом, блок-схема которого и программа на языке Pascal приведены в приложениях 2 и 3. После вычислений с использованием данных, предоставленных преподавателем, строятся графики гидравлических характеристик
Порядок проведения работы
Запуск программы осуществляется нажатием имени исполняемого файла hq.exe (или нажатии в системе Windows соответствующего изображения) для вычисления первой гидравлической характеристики h(Q) или hd.exe для вычисления второй гидравлической характеристики h(d). Программа выдаёт таблицу чисел Re, λ, hl для каждого значения расхода Q или диаметра d, по значениям которых строится первая гидравлическая характеристика h(q) или вторая гидравлическая характеристика h(d). На рисунках показаны виды получаемых зависимостей h(q) и h(d).
67
Первая гидравлическая характеристика |
Вторая гидравлическая характеристика |
hq |
hd |
Рис. 16.1. Качественные виды гидравлических характеристик
68