«Определение коэффициентов истечения жидкости через отверстия и насадки»

1. Вопрос: Что называется насадком? Назовите основные типы насадков.

Ответ: Насадок- короткий патрубок, присоединённый к отверстию стенки резервуара с целью получения определенных гидравлических параметров. Типы – цилиндрический, конический сходящийся, конический расходящийся, коноидальный.

2. В.: Назовите признаки, характеризующие малое отверстие в тонкой стенке

О.:

1. отверстие мало ;

2. стенка либо тонка, либо имеет острую кромку. Т.е. пренебрегаем потерями по длине;

3. отверстие достаточно удалено от свободной поверхности и боковых стенок так, что струйки подтекают к отверстию свободно и симметрично;

1. В.: Какова причина сжатия струи при истечении?

О.: Причина сжатия струи является инерционность жидкости, которой обусловлено плавное изменение формы траекторий частиц при выходе из отверстия.

4. В.: Коэффициенты сжатия, скорости и расхода, их физический смысл. Как связаны между собой эти коэффициенты?

О.:

1. коэффициент сжатия ε – отношение площади S_c сжатого сечения струи после выхода её из отверстия к площади S отверстия:

;

2. коэффициент скорости φ – отношение действительной скорости v, в сжатом сечении струи, к скорости v_ид истечения идеальной жидкости:

;

3. коэффициент расхода μ – отношение действительного расхода Q к теоретическому Q_т ():

;

5. В.: Напишите формулы для расчета скорости и расхода при истечении.

О.: формула для расчета скорости:

,

формула для расчета расхода:

;

6. В.: Как определить действующий напор при истечении?

О.:

7. В.: Какое сжатие называется совершенным, несовершенным, полным, неполным? Каково соотношение между коэффициентами сжатия струи для этих случаев?

О.: Совершенным называется сжатие, возникающее когда боковые стенки и дно практически не влияют на степень сжатия струи. Если это условие не выполняется, то сжатие называется несовершенным (ε_несо> ε_совер). Полным называется сжатие струи по всему периметру отверстия. Неполное сжатие – часть периметра отверстия совпадает с боковой стенкой или дном сосуда (ε_неполн> ε_полн).

8. В.: Почему при истечении через внешний цилиндрический насадок коэффициент скорости меньше, а коэффициент расхода больше, чем при истечении через отверстие?

О.: Насадок уменьшает скорость истечения. Это объясняется большим гидравлическим сопротивлением насадка, в котором кроме потери напора на сужение струи дополнительно появляется потеря на расширение струи после сжатого сечения и потеря на трение по длине. Расход через насадок больше, чем при истечении из отверстия (μ_н>μ_отв). Это обусловлено явлением подсоса жидкости насадком из резервуара.

9. В.: Что называется критическим напором для цилиндрического насадка? От чего зависит его величина?

О.: Критическим напором насадка H_кр называется напор, при котором происходит: изменение режима истечения (интенсивное выделение паровоздушных пузырьков при кавитации приводит к отрыву струи от стенок насадка и истечение через насадок сменяется истечением через отверстие). Его величина зависит от температуры воды и величины атмосферного давления.

10. В.: Особенности истечения через насадки различных типов.

О.:

1. цилиндрический насадок: струя при входе в насадок сжимается, затем постепенно расширяется так, что на выходе приобретает площадь поперечного сечения насадка. ε=1, а μ=φ;

2. конический сходящийся насадок: кроме явления внутреннего сжатия при входе в, происходит второе сжатие на выходе, расширение струи отсутствует. Коэффициенты зависят от угла конусности θ, максимальные значения наблюдаются при θ=13⁰. ε=0,98, μ=0,94, а φ=0,96 (на выходе образуется гладкая струя, летящая без распыления);

3. конический расходящийся насадок: струя, при входе, испытывает внутренне сжатие, затем сильное расширение и заполняет всё сечение. При θ<8⁰ насадок перестаёт работать в полном сечении (ε=1, μ=φ=0,45);

4. коноидальный насадок: обеспечивает безотрывность течение внутри насадка и параллельно струйность входном сечении. Минимальное по сравнению с другими насадками гидравлическое сопротивление (ε=1, μ=φ=0,97).

1. В.: Как экспериментально определяются коэффициенты истечения?

О.: Коэффициенты истечения экспериментально определяются по формулам:

,

,

.

Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №6.