بسمه تعالی

دانشکده  بهداشت

گروه بهداشت محیط  

******************************

نام درس: آزمایشگاه هیدرولیک                                          تعداد واحد:  1 واحد

مقطع:   کارشناسی                                                        شماره درس : 176221

پیش نیاز: ندارد                                                                مدت زمان ارایه درس: (34 ساعت)

 

اهداف کلی:

دانشجویان جهت یادگیری بهتر، به صورت عملی آزمایشهائی را که خوانده اند انجام می دهند:

 

1-      تعیین انواع جریان ها و عدد رینولز

2-      سر ریزهای لبه پهن و لبه تیز

3-      افت فشار در لوله ها

4-      روزنه ها و افت فشار در روزنه ها

5-      تلمبه ضربه قوچی

6-      مانومتر عقربه ای

7-      مانومتر تفاضلی

8-      مانومتر ارتفاع معادل (هیدرومتری)

9-      برنولی

 

 

اهداف اختصاصی:

1-تعیین انواع جریان ها و عدد رینولز

- هدف از انجام این آزمایش نمایش رژیم حرکتی سیال (آرامش یا تلاطم) در داخل لوله ها و بررسی آن در اتلاف انرژی سیال و درجه بندی و بدست آوردن موقعیت نسبی و تمایلات سیال به آشفتگی یا آرامش است.

دستگاه بر اساس طرح آزبورن رینولز طراحی گردید. از طریق تزریق جوهر در لوله های شفاف انواع حرکات سیال را مشاهده نموده و در می یابیم که سه عامل در نوع حرکت سیال نقش دارد:

1-      سرعت سیال

2-      گرانروی سیال

3-      قطر لوله

 

2-سرریزهای لبه پهن و لبه تیز

- یکی دیگر از ابزار تعیین دبی اندازه گیری در کانالها و مخازن و تانکهای روباز سرریزها هستند که در اصل مانعی است بر سر راه جریان که با داشتن عرض سرریز و ارتفاع آب روی آن میتوان دبی را تعیین کرد.

سرریزها دارای دو نوع هستند: 1- سرریزهای لبه تیز               2- سرریزهای لبه پهن

 

3- افت فشار در لوله ها

- مقاومت اصطکاکی که به مایع وارد می شود به هنگامی که در طول یک لوله جریان می یابد، منجر به کاهش مداوم انرژی در مجموعه کلی مایع می شود. اختلاف در سطوح بین پیزومترهای A و B نمایانگر کاهش ارتفاع کلی در لوله ای به طول L می باشد در مهندسی هیدرولیک این موضوع بطور قراردادی به عنوان میزان اتلاف ارتفاع کل در طول لوله اطلاق می شود.

در این آزمایش افت فشار را در قطرهای مختلف با شدت جریان و سرعت های مختلف اندازه گیری می کنیم.

 

4-روزنه ها و افت فشار در روزنه ها

-روزنه ها برای اندازه گیری دبی نهرها و لوله های تحت فشار بکار میروند. این روزنه ها به اشکال دایره یا مستطیل در یک صفحه ای که در مقابل جریان آب در نهرها و لوله های تحت فشار نصب میشوند قرار می گیرند این صفحه روزنه دار یکی از قدیمی ترین وسائل اندازه گیری دبی است علیرغم اینکه این روش اندازه گیری دبی بسیار ساده و ارزان بوده و همچنین از نظر نصب آسان میباشد، در بسیاری موارد از جمله زمانیکه تلفات انرژی زیاد و فشار در کل سیستم کم باشد مشکل ساز خواهد بود.

 

افت فشار ضمن عبور مایع از روزنه های مختلف به علل زیر به وجود می آید:

1-      در اثر اصطکاک مایع با دیواره های روزنه

2-      در اثر تعیین مقطع گذرگاه:

a.       وقتیکه مقطع به طور ناگهانی بزرگ می شود

b.       وقتیکه مقطع به طور ناگهانی کوچک می شود

c.       در اثر وجود مانعی در سر راه جریان

 

5-تلمبه ضربه قوچی

-بررس پدیده ضربه قوچی برای سیال تراکم ناپذیر داخل صورت می گیرد. چنانچه سیالی به جرم m در یک لوله طویل به طول L جریان داشته باشد و سرعت سیال V باشد بخواهیم در فاصله زمانی t بوسیله ای سیال را ساکن کنیم نیرویی به سیال وارد می شود که باعث بالا رفتن فشار در سیال می شود و برابر است با t F=mv/ ، اگر بعنوان مثال متوقف کردن سیال توسط شیر انتهایی لوله انجام شود، نیروی F توسط دریچه شیر به سیال وارد می آید. اگر اعمال این نیرو در محل نصب شیر ناگهانی باشد افزایش فشار در سیال به صورت یک موج در تمام طول سیال داخل لوله منتشر می شود و این پدیده را ضربه قوچ می نامند.

این دستگاه از یک مخزن مرتفع و چند خط لوله با قطرها و طولهای مختلف تشکیل شده است آب توسط پمپ وارد مخزن مرتفع می شود لوله سرریز مخزن مرتفع باعث می شود که آب همواره با دبی ثابت در لوله جریان داشته باشد.

فشار آب در نقاط مختلف لوله توسط پیزومترهای تهیه شده قابل اندازه گیری است. اندازه گیری دبی با مخزن موجود و کرنومتر انجام می شود.

 

6-مانومتر عقربه ای

-هدف از این آزمایش آشنایی با واحدها و مقادیر مختلف فشار و طرز کار فشار سنج های عقربه ای است.

فشاری که هوای اطراف زمین در سطح دریا وارد میکند برابر با 3/101 میباشد و فشارسنجهای عقربه ای و مانومترها این فشار را اندازه نمی گیرند. زیرا طوری طراحی شده اند که صفرشان برابر فشار متعارفی است در نتیجه اگر فشاری که نشان میدهند بالاتر از صفر (مثبت) باشد آنرا فشار عقربه ای و اگر پائین تر از صفر (منفی) باشد آنرا خلاء عقربه ای می گویند ولی اگر اینگونه دستگاهها را در خلاء مدرج می کردند فشاری که نشان میدادند فشار مطلق بود و ما هیچ گاه فشار منفی نداشتیم.

برای تعیین فشار سیالات راه ساده تری که در صنعت بکار می رود استفاده از فشار منبع عقربه ای است صفر این فشار سنج مطابق با فشار معمولی (یک جو) میباشد و لذا فشارهای بالاتر از صفر همان فشار به اصطلاح فشار عقربه ای می باشد.

7-مانومتر تفاضلی

-هدف اندازه گیری اختلاف فشار سیالات بین دو نقطه با قابلیت جابجایی در محیط آزمایشگاه میباشد. این نوع وسیله نوعی از مانومترهای شیشه ای یو (U) شکل میباشد که اختصاصاً به منظور اندازه گیری اختلاف تفاضل فشار بین دو نقطه و تحمل فشارهای بالا، از لوله شیشه ای نوع ضخیم استفاده گردیده است این دستگاه در صورتیکه از دو طرف متصل به نقاط موردنظر برای اندازه گیری باشند، اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه  میگیرد، که در مکانیک سیالات از این اختلاف فشار مثلاً برای اندازه گیری سرعت جریان استفاده میشود.

 

8- مانومتر ارتفاع معادل (هیدرومتری)

-هدف از آزمایش اندازه گیری جرم مخصوص و چگالی مایعات است.

این وسیله از یک لوله شیشه ای (با ضخامت اندک و سبک) بر اساس قانون شناوری و تعادل طراحی کالیبره گردیده است که در آن یک جسم با وزن و درجه بندی مشخص در داخل مایعی معلوم (مایع مبنا مثل آب یا نفت و ...) که چگالی مایعات را نسبت به ماده پایه ( که در اینجا آب میباشد) مستقیماً از قسمت مدرج نشان میدهد جرم حجمی هر ماده را میتوان نسبت به جرم حجم ماده دیگر بدست آورده و آن را چگالی نسبی نامید. که بطور معمول نسبت به آب در نظر می گیرند. لذا اگر چگالی نسبی کمتر از یک باشد یعنی جرم حجمی جسم کمتر از آب است پس روی آب شناور میباشد و اگر چگالی نسبی بیشتر از یک باشد در آب فرو می رود.

 

9-برنولی

-هدف از انجام این آزمایش مشاهده قانون برنولی (قانون بقاء انرژی) به صورت عملی در آزمایشگاه و بوسیله دستگاه برنولی و بیان مقدار انرژی درحالتهای مختلف لوله ها از نظر اندازه است.

قانون بقاء انرژی بیان می کند که در یک سیستم انرژی از بین نمی رود و فقط تغییر شکل می یابد.

برای این معادله سه مولفه را در نظر می گیرند

1- مولفه فشاری              2- مولفه جنبشی                        3- مولفه ثقلی

برای این دستگاه متشکل از یک شیر ورودی یک قسمت تغذیه کننده ، یک قسمت خروجی مجرای عبور و 11 عدد لوله پیزومتر است این لوله های پیزومتر دارای ارتفاع متفاوت نسبت به سطح مبنا هستندکه هر کدام فشار مربوط به آن لوله را نمایش می دهند. آب بالا رفته از پیزومتر مقدار فشار را بیان می کند سرعت آب از طریق قرائت Q بوسیله میز هیدرولیکی بدست می آید.

 

  

 

آموزش دهنده:

-         عضو هیئت علمی گروه بهداشت محیط (محمد علی بقاء پور)

 

شرایط اجرا:

-         آزمایشگاه هیدرولیک

 

منابع اصلی درس:

1-      هیدرولیک – مهندس پرویز بیات

2-      هیدرولیک صنعتی- حسن شمس استاد دانشکده فنی دانشگاه تهران

3-      مکانیک سیالات و هیدرولیک – حسن مدنی، استادیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر- انتشارات جهاد دانشگاهی

4-      مکانیک سیالات- ویکتورال استریتر، پنجامین وایلی- ترجمه گروه مهندسی مکانیک- دانشگاه صنعتی شریف

5-      آزمایشگاه هیدرولیک- لوماکس- آ.جی.بول- ترجمه علی تقوی – مجید غیاثی

 

ارزشیبابی:

نحوه ارزشیابی:

-         با حضور دانشجویان در آزمایشگاه و انجام آزمایشها به صورت عملی و تهیه گزارش کار و امتحان عملی و توضیح در مورد آن آزمایش به صورت کتبی صورت می گیرد.

 

مقررات آموزشی:

- حضور در کلیه جسات آزمایش عملی، انجام کلیه آزمایش ها و رعایت نکات ایمنی

تاریخ آخرین بروزرسانی   :  1388-10-27 14:08        برو بالای صفحه نسخه قابل چاپ