Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 33) состоит из бака 1, выполненного в виде основания напорного резервуара 2 с резьбовым отверстием и успокоителем 3 в стенке, куда ввинчивается 3 сменных насадка 4; мерного бачка, куда подается вода с помощью центробежного насоса 6. Для замера траектории струи имеется координатное устройство 7. Для регулирования подачи и выхода воды из мерного бачка служат краны 8, 9, 10. Объем в бачке можно определить по шкале 11. Замер струи проводят с помощью иглы 12. Уровень жидкости в напорном резервуаре поддерживается через слив 13.

Замена насадки производится вывинчиванием его прилагаемым ключом. При этом необходимо выключить насос и дождаться полного опорожнения напорного бака.

Рис. 33.Принципиальная схема установки.

Выполнение работы

1. Устанавливаем требуемый насадок.

2. Подготавливаем необходимые материалы для прове­дения опытов (линейку, секундомер и др.).

3. Включить насос, установить заданный постоянный уровень (по указанию преподавателя), при этом вода выливается из насадка, краны в мерном баке закрыты. После установления постоянного уровня воды в напорном баке переходят к из­мерению расхода. Закрыть краны и с помощью секундомера и тарировочного графика (рис. 34) определяют расход.

Рис. 34 – Тарировочный график мерного бачка

4. С помощью координатного устройства измеряют ко­ординаты х и у точек траектории струи. Для построения участка траектории достаточно взять координаты 4–5 точек. При измерении траектории следует иметь в виду, что отсчитанные вели­чины представляют собой координаты, измеренные по оси, на­чало которых не совпадает с центром тяжести сжатого сечения.

5. Далее выполняют опыты с истечением воды через другие насадки и измерения уровня жидкости в напорном резервуаре (3 раза). Замена насадки производится вывинчиванием его прилагаемым ключом. При этом необходимо выключить насос и дождаться полного опорожнения напорного бака.

6. Измеренные данные внести в таблицу 2.

Обработка экспериментальных данных.

Заполнить таблицу 2, для этого необходимо привести все расчеты:

1) Расход истекающей жидкости, м³/с

, (14)

где Q₁; Q_2; – объем воды в мерном баке начальный и в момент окончание эксперимента, t – продолжительность наполнения.

Таблица 2

Величина	Ед. изм.	Результаты измерения при следующих условиях истечения
		Цилиндрический насадок	Конфузор	Диффузор
Уровень жидкости в напорном резервуаре Н1 = м
Уровень жидкости до наполнения, Q1	мм
	м3
после наполнения, Q2	мм
	м3
Время наполнения, t	с
Координаты точек струи у/	м
Координаты точек струи х/	м
Координаты центра тяжести сжатого сечения струи	х0, м
	у0, м

2) Средние скорости течения

V_д = Q_д / F₀, (15)

где F₀ – площадь отверстия или выходящего сечения насадки;

3) Теоретический расход жидкости

.

4) Коэффициент расхода отверстий и насадков.

.

5) Число Рейнольдса для круглого отверстия и насадков.

.

где ν – кинематический коэффициент вязкости воды; d – диаметр круглого отверстия или выходного сечения насадок.

6) координаты x и у точек траектории струи, отсчиты­ваемые для условий, когда начало осей координат находится в центре сжатого сечения

х = х' – х₀,

y = y' – y₀,

где х₀ и y₀ – отсчеты по горизонтальной и вертикальной шкалам координатного устройства, отвечающие центру тяжести сжатого сечения струи (значения х₀ и y₀ приводятся в исходных данных расчета по лабораторной работе);

7) Вычислить коэффициент скорости φ_i

;

и среднее значение φ для каждой струи

8) Вычислить коэффициент сжатия ε

.

9) Вычислить коэффициент сопротивления отверстия

.

10) Результаты вычислений оформить в виде таблицы 3.

Таблица 3

Определяемая величина	Насадок*	Расчет
Расход истекающей жидкости Qд, м3/с	1
	2
	3
Площадь отверстия
Теоретический расход жидкости, Qт	1
	2
	3
Коэффициент расхода μ	1
	2
	3
Координаты точек струи с учетом центра тяжести сжатого сечения у х	точки →	т. 1	т. 2	т. 3	т. 4	т. 5
	1
	2
	3
	точки →	т. 1	т. 2	т. 3	т. 4	т. 5
Коэффициент скорости φi	точки →	т. 1	т. 2	т. 3	т. 4	т. 5
	1
	2
	3
Среднее значение φ для каждой струи	1
	2
	3
Коэффициент сжатия струи ε	1
	2
	3
Коэффициент сопротивления отверстия ξ	1
	2
	3

^* 1 - внешний цилиндрический насадок; 2 – конфузор; 3 – диффузор.

11) Определить погрешность между коэффициентами, полученными из опытов и взятыми из справочной литературы, например

.

Результаты снести в таблицу 4. (Здесь «т.д.» – «теоретические данные» – значения коэффициентов, взятые из справочной литературы; «э.д.» – «экспериментальные данные» – значения коэффициентов, рассчитанные по выше приведённым формулам; «п» – погрешность).

Таблица 4

Коэф. истечения	Условия истечения жидкости
	цилиндрический насадок			конфузор			диффузор
	т.д.	э.д.	п, %	т.д.	э.д.	п, %	т.д.	э.д.	п, %



ξ

12) Сделать выводы.