ний ртутного дифманометра

Расход воды Средняя скорость

Разность пока-

Коэффициенты

№опыта

заний диф. пье-

местных

зометров

сопротивлений

hот

hконф

hр.

hко

в

с.

л

ζ

отв

ζ

конф

ζ

р.с.

ζ

кол

мм

м3/

м/с

м

м

м

м

c

м

м

м

м

1

2

…

7

Контрольные вопросы

1.Каковы причины возникновения местных потерь энергии?

2.Чем обусловлены потери энергии при резком сужении потока?

3.Какие факторы определяют величину потерь энергии при резком повороте потока, при плавном повороте?

4.По какой формуле рассчитываются местные потери энергии?

5.Как определяются коэффициенты ξ для различных местных сопротивлений?

6.Меняется ли ξ в зависимости от режима движения жидкости?

Лабораторная работа № 7

ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ

Цель работы:

1.Определить опытным путем коэффициенты расхода, скорости, сжатия и сопротивления при истечении воды через отверстие и наружный цилиндрический насадок.

2.Сопоставить результаты экспериментального определения коэффициентов с теоретическими.

1.Описание установки

86

Схема установки для изучения истечения жидкости через отверстия и насадки приведена на рис. 1.

По трубопроводу 3 вода поступает в напорный бак 1, закрытый крышкой 2. Через отверстие в крышке 2 внутренняя полость бака сообщается с атмосферой. Истечение воды из напорного бака осуществляется через сменные отверстия и насадки 5, закрепляемые специальной гайкой в гнезде, которое располагается на боковой поверхности в нижней части напорного бака. Отверстие в гнезде закрывается клапаном 6. Положение уровня воды в напорном баке определяется по водомерному стеклу 7, ноль шкалы которого совмещен в горизонтальной плоскости с центром отверстия в гнезде. При исследовании истечения жидкости с постоянным напором уровень на постоянной отметке поддерживается с помощью сливной

3	Вход
2	ра
7
	Ω	8
		1
const		5
		13
Н =
		14
		10
		6
	9	12
	Слив	11
		Слив
	Рис. 1. Схема установки

трубы 8. Для различных опытов высота положения сливной трубы может изменяться посредством поворота рукояток 9.

Специальное устройство 13, закрепляемое на кронштейне, служит для измерения сжатого сечения струи.

Измерение координат точек вытекающей струи осуществляется с помощью координатной сетки 14.

Расход воды определяется объемным способом, для чего служит мерный бачок 10, который имеет возможность перемещаться по направляющим приемного бака 11. Время наполнения мерного бачка 10 фиксируется секундомером. Вода из приемного бака 11 сливается через трубу 12.

2.Порядок проведения работы

1.С помощью штангенциркуля определить размеры исследуемых отверстий и насадка (диаметр d и длина l). Линейкой измеряются длина m

87

иширина n мерного бачка 10.

2.Пластинку с круглым отверстием установить в гнездо напорного

бака 1.

3.По водомерному стеклу 7 определить наличие воды в напорном

баке 1.

4.Приемный бак 11 установить на расстоянии примерно 0,5 м от напорного бака 1.

5.На кронштейне закрепить устройство 13 для замера сжатого сечения струи.

6.Открыть клапан 6, вытекающая струя попадает в приемный бак 11. Подачу воды в напорный бак 1 регулировать так, чтобы во время опыта поддерживалось постоянство напора (через сливную трубу 8 должен наблюдаться незначительный слив воды, а уровень в водомерном стекле 7 должен находиться на одной отметке).

7.По водомерному стеклу 7 определить напор H.

8.Под струю подвести мерный бачок 10 и одновременно включить секундомер. По истечении определенного времени мерный бачок отвести от струи и выключить секундомер.

9.Определить глубину h воды в мерном бачке и по секундомеру зафиксировать время его наполнения.

10.Операции 8 и 9 повторить 3 раза для одного и того же значения

времени.

11.Для замера сжатого сечения струи мерные иглы специального устройства 13 подводят вплотную к струе и фиксируют зажимами.

12.По координатной сетке 14 измеряют координаты x, y выбранной точки струи.

13.Клапан 6 закрыть. Устройство 13 снять с кронштейна, штангенциркулем измерить расстояния между противоположными иглами d1 и d2 .

14.В гнездо установить наружный цилиндрический насадок. Для насадка выполнить операции согласно пп 6..9

15.Клапан 6 закрыть.

3.Порядок выполнения вычислений

1.Определить площади S отверстий, через которые производится ис-

течение

S = πd4 2 .

2. Вычислить объем воды в мерном бачке:

W = mnh ,

где m и n – длина и ширина мерного бачка; h– глубина наполнения, осредненная по трем значениям.

3. Вычислить действительный расход воды через соответствующее отверстие

88

			Q =			W	.
						t
	4. Теоретический расход воды определить по формуле
			Q = S			2gЗ 0 ,
			т							х02
	где S – площадь соответствующего отверстия; З 0 = З								+		– полный напор
										2g
	с учетом скорости подхода х0 ;		х0 =	Q		– скорость движения воды в напор-
				Ω
	ном баке; Ω – площадьгоризонтальногосечениянапорногобака, Ω= 0,52 м2.
	5. Вычислить коэффициенты истечения:
	коэффициент расхода					Q
			μ =					;
					Q
	коэффициент сжатия					т
	ε =	d1d2	(для насадка ε =1 ),
		d 2

где d1 и d2 – размеры струи в сжатом сечении; d – диаметр круглого отверстия;

коэффициент скорости

ϕ =	x	(для насадка ϕ = μ),
2	yЗ 0

где x и y – координата точки струи;

коэффициент сопротивления

ζ= ϕ12 −1.

6.Найденные значения коэффициентов μ, ε, ϕ и ζ сравнить с таб-

личными (μ = 0,62; ε = 0,64; ϕ = 0,97; ζ= 0,06); для квадратного и тре-

угольного отверстий определяют только коэффициент расхода.

Все измерения, сделанные в процессе опытов, и результаты вычислений занести в соответствующие графы таблиц 1 и 2.

Таблица 1

Измеренные величины

	№								Объем	Время
					Коор-		Размеры			напол-
		Отверстие,		Напор			струи в		воды	нения
	п/				динаты				в мер-
		насадок					сжатом			объе-
	п				струи		сечении		ном	ма
d									баке
		форма	раз-	H	x	y	d1	d2	W	t

89