Контрольні запитання:

1. Що називається гідравлічним ударом?

2. Що називається прямим і непрямим гідравлічним ударом?

3. Що таке фаза гідравлічного удару?

4. За якою формулою визначається ударний тиск при прямому гідравлічному ударі?

5. Назвіть методи боротьби з гідравлічним ударом.

6. За яким принципом працює гідравлічний таран?

7. Як визначити швидкість розповсюдження ударної хвилі?

Рекомендована література

1. Башта Т.М., Руднєв С.С., Некрасов Б.Б. й др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — М.: Машиностроение, 1982.

2. Исаев А.П., Сергеев Б.Н., Дидур В.А. Гидравлика й гидромеханизация сельскохозяйсгвенных процессов. М.: Агропромиздат, 1990.

3. М.А. Палишкин. Гидравлика й сельскохозяйственное водоснабжение. - М.: ВО „Агропромиздат", 1990.

4. Рогалевич Ю.П. Гідравліка. - К.: Вища школа, 1993.

5. Карасев Б. В. Гидравлика й основи сельськохозяйственного водоснабжения й канализации. - Минск.: Высшая школа, 1983.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10

Тема: Витікання рідини через отвори і насадки.

Мета: 1.Визначити коефіцієнти розходу отвору і зовнішньої циліндричної насадки.

2.Виміряти величину вакууму в зовнішній циліндричній насадці, визначити величину ψ і спостерігати зрив вакууму.

Обладнання: спеціально обладнане робоче місце.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен знати:

1. Що таке отвір, насадка?

2. Формулу для визначення числа Рейнольдса?

3. Фізичні властивості рідини

4. Основне рівняння гідростатики

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен вміти:

1. Виконувати лабораторну роботу згідно дослідної установки;

2. Заповнити таблицю;

Теоретичні відомості

Отвір називають малим, якщо d<0,1Н, де H - величина напору над центром отвору, а d - діаметр отвору.

Стінку - називають тонкою, якщо товщина стінки посудини не впливає картину витікання рідини.

Схема витікання рідини із отворів і насадок зображена на мал.7.1.

ІА

a) б)

Мал.7.1. Витікання рідини через отвір (а) і насадок (б).

При виході з отвору за рахунок сил інерції січення струмини звужується. Звужування проходить на ділянці довжиною приблизно 0,5. За звуженим січенням швидкість струмини визначається за формулою:

Тут Н - повний напір. Якщо на вільну поверхню діє надлишковий тиск Р₀, то H=Р₀/γ+h.

φ - швидкісний коефіцієнт, враховуючи коефіцієнт тертя. Для води φ= 0,97.

З збільшенням в'язкості величина втрат на тертя збільшується, і коефіцієнт φ зменшується. Більш строге наступне підтвердження: коефіцієнт φ зменшується із зменшенням числа Рейнольдса, визначеного за формулою:

(1)

Де d - діаметр отвору; ύ - кінематичний коефіцієнт в'язкості.

Витрату можна визначити за формулою:

де ω_с - площа стиснутого перерізу. Площа стиснутого перерізу визначається по експериментальному коефіцієнту:

E,

де ω - площа отвору.

Для визначення розходу використовується формула:

(2)

де μ – коефіцієнт витрати визначений експериментально;

ω - площа перерізу отвору або насадки.

Для отвору μ = 0,6 + 0.62.

Із збільшенням в'язкості коефіцієнт витрати не дуже сильно зросте, а потім знову зменшиться. Максимальне значення коефіцієнта витрати одержане експериментально дорівнює 0,72.

Збільшення коефіцієнта витрати проходить внаслідок зменшення стиску потоку при збільшенні в'язкості.

В насадках за рахунок втрат на утворення завихрення в зоні коефіцієнт швидкості φ менше, ніж в отвору. Так, як на виході з насадки стиск потоку не проходить, то φ = μ. Для зовнішньої циліндричної насадки μ = 0,82. Як бачимо, коефіцієнт витрати для насадки більше , ніж для отвору; проходить це тому, що за рахунок із водоворітної зони відсмоктується рідина і там утворюється розрідження, тобто перепад тисків між баком і стиснутим перерізом (для насадки цей переріз знаходиться приблизно в середині водоворітної зони) буде більше, а відповідно більша швидкість і розхід.

Витрата через насадки більше на 30 - 35 % в порівнянні з витратою через отвір. Величина розрідження в водоворітній зоні вираховується за формулою:

де ψ - коефіцієнт залежний від форми вхідної ділянки

(для входу під прямим кутом ψ= 0,75 + 0,85).

При збільшенні напору Н, тиск стає меншим від тиску пароутворення, а з подальшим збільшенням Н, встановлюється незмінним. В цьому випадку в водоворітній зоні підтримується приблизно постійний тиск рівний тиску пароутворення при даній температурі (якщо довжина насадки достатня для того, щоб водоворітна зона не досягла вихідного перерізу).

Наприклад, при температурі t = 20 °С тиск пароутворення води Р_u = 2335 Н/м², приймаючи Р_aт = 101357 Н/м², максимальний вакуум Р_вак = 101357 - 2335 = 99022 Н/м² (10,1 м. в. ст.). Для зовнішньої циліндричної насадки:

(3)

При напорі більшому за 13,5м (ця величина поданих різних авторів коливається від 12м до 14,5м) величина вакууму в стиснутому перерізі не буде зростати.

При збільшенні напору довжина водоворітної зони досягає краю насадки. В цю розріджену зону проникає повітря і потік відривається від стінки.

Тиск в стиснутому перерізі дорівнює атмосферному. Витік з насадки стає подібним на витік з отвору.

Аналогічне явище проходить і в тому випадку, колії водоворітну зону насадки з'єднати з атмосферою.

Опис лабораторної установки.

Мал. 2. Схема лабораторної установки

1-отвір; 2-насадка; 3-кришка; 4-напірний бак; 5-злнвиа труба; 6-іґєзометр; 7-мірний бак; 8-вага; 9-візок; 10-вакоуметр; 11-посудина; 12-затискач; 13,14-кранп.