10.4 Описание установки
Установка для изучения истечении жидкости из малого отверстия в тонкой стенке (рис. 10.2) состоит из напорного бака 1, в нижней части которого сделано гнездо; закрываемое при помощи клапана 2. В гнездо могут быть вставлены и закреплены специальными гайками пластины, имеющие отверстия различной формы.
Расход воды регулируется краном 3. Слив 4 служит для создания постоянства напора .
Положение уровня жидкости в баке определяется по водомерному стеклу 5, нуль шкалы которого совмещен с центром отверстия.
Для измерения координат точек вытекающей струи служит горизонтально расположенная линейка с делениями и ползунком.
Ползунок имеет градуированный на миллиметры вертикально перемещающийся стержень, оканчивающийся иглой. Диаметр струи измеряется штангенциркулем. Расход жидкости измеряется объемным способом.
Рисунок 10.2 – Схема установки
10.5 Задание для выполнения работы
1. В гнездо сосуда 2 (рис. 10.2) установить пластинку с круглым отверстием, диаметр которого предварительно измерить.
2. Напорный бак при закрытом клапане заполнить водой до слива. Подачу жидкости в бак регулировать так, чтобы во время опыта, для поддержания постоянства напора, беспрерывно работал слив.
3. Измерить напор воды в баке по водомерному стеклу.
4. Струю жидкости после открытия клапана 2 направить в мерный бак, измерить объем воды и время наполнения по секундомеру. Опыт повторить 3–4 раза.
5. Измерить координаты струи x и y в двух произвольно взятых сечениях.
6. Измерить диаметр струи в сжатом сечении.
7. В гнездо бака поочередно вставить пластины с вырезами круглого, квадратного и треугольного сечений и продемонстрировать явление инверсии струи для этих сечений.
Все измерения, сделанные в процессе эксперимента, заносятся в соответствующие графы отчета прилагаемой формы (табл. 10.1).
Таблица 10.1
Замеренные величины
№ опытов |
Координаты струи |
Диаметр струи в сжатом сечении dc |
Объем мерного бака W |
Время наполнения t |
|||
x1 |
x2 |
y1 |
y2 |
||||
см |
см |
см |
см |
мм |
л |
сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.6 Порядок вычислений
Действительный расход воды определить по формуле:
.
Теоретический расход воды:
,
где:
.
Коэффициент расхода:
.
Коэффициент сжатия:
,
где dc и d – диаметр струи в сжатом сечении и отверстии.
Коэффициент скорости по измеренным координатам траектории струи равен:
.
Значение коэффициента сопротивления отверстия :
Значение коэффициентов, , , и полученные из опыта, сравнить с табличными данными.
Все результаты вычислений и сравнений заносятся в соответствующие графы отчета прилагаемой формы (табл. 10.2, 10.3, 10.4).
Таблица 10.2
Вычисленные величины
№ опытов |
Разность координат струи |
Расход |
Скорость течения |
|||
|
|
теоретический QT |
из опыта Qд |
теоретическая
|
из
опыта
|
|
см |
см |
м3/с |
м3/с |
м/с |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.3
Сравниваемые величины
Коэффициент |
|||||||
|
|
|
|
||||
из
опыта
|
табличный
|
из
опыта
|
табличный
|
из
опыта
|
табличный
|
из опыта |
табличный
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.4
Отклонение опытных данных от табличных коэффициентов , , ,
|
|
|
|
% |
% |
% |
% |
|
|
|
|
10.7 Контрольные вопросы
1. Что называется коэффициентом сжатия струи?
2. С какой целью определяется коэффициент расхода отверстия?
3. В чем смысл инверсии струи?