Vт – теоретическая скорость, вычисленная по формуле Торичелли:
|
|
|
Vт 2gH . |
(32) |
7. |
Выписать из справочника (см. прил.3) рекомендуемое значе- |
|||
ние коэффициента расхода φ*. |
|
|||
8. |
делать вывод по сравнительному анализу |
опытных значе- |
||
С |
|
|
|
|
ний расходов для отверстия круглого, насадка цилиндрического |
||||
внешнего, насадка конически-сходящегося, насадка конически- |
||||
расходящегося. |
|
|
|
|
Расчётные |
рекомендуемые величины занести в табл. 10. |
|||
насадки |
|
|||
|
|
|
Контрольные вопросы |
|
1. |
Какое отверст |
е считается малым отверстием? |
||
2. |
Что такое |
садок? |
|
|
|
б |
|
||
3. |
Как е потери напора учитываются при истечении жидкости |
|||
через |
? |
|
|
|
4. |
Время стечен |
я одного и того же объёма из какого насадка |
||
меньше |
почему? |
|
|
|
5. |
Почему время истечения из малого отверстия больше, чем |
|||
из любого насадка и почему? |
|
|||
6. |
Зависит ли опытное значение расхода от объёма мерного |
|||
бачка? |
|
|
|
|
7. Из какого типа насадок расход больше и почему? |
||||
|
|
|
Д |
|
8. |
Зависит ли расход при истечении жидкости через отверстие |
|||
и насадки от диаметраАвыходного сечения? |
|
|||
9. |
В чём заключается нормальная работа насадка (эффект на- |
|||
садка)? |
|
|
|
|
10. Изменится ли расход жидкости при истечении из малого |
||||
|
|
|
И |
|
отверстия, если на свободной поверхности увеличить давление?
3.2. Исследование истечения жидкости через отверстие и насадки при переменном напоре
Цель работы:
1.Определить время истечения одного и того же объёма жидкости через малое отверстие в тонкой стенке и различные типы насадков при переменном напоре и сравнить опытные данные.
2.Построить график зависимости времени истечения (опытного значения) от геометрического напора и проанализировать положение полученных кривых.
50
Приборы и инструменты:
- стационарная установка лаборатории «Гидравлика и инженерная гидрология», предназначенная для исследования истечения жидкости через малое отверстие и различные типы насадков при постоянном и переменном напоре (рис. 27);
С- мерный бак; - секундомер;
- змер тельная рулетка.
и б А
Рис. 27. Стационарная установка дляДисследованияИистечения жидкости через отверстие и насадки
Для удобства описания лабораторной установки используем упрощённую схему (рис. 28).
Установка представляет собой напорный бак НБ, в боковой грани которого создано малое отверстие круглого сечения 1 и три типа насадков:
-внешний цилиндрический 2;
-конически-сходящийся 3;
-конически-расходящийся 4.
51
Выход воды через отверстие и насадки закрыт клапанами с рычагами (см. рис. 27), при нажатии на которые жидкость вытекает из напорного бака.
Уровень воды в напорном баке (напор H) измеряется по внешнему пьезометру. Для определения расхода объёмным путём имеется
Смерный бак МБ.
Диаметры выходного отверстия (сечения) d для малого отверстия, цилиндр ческого внешнего насадка и конически-сходящегося насадка одинаковые (d = 2,0 см), для конически-расходящегося – d = 2,9 см.
и б А
Рис. 28. Схема установкиДдля исследования истечения жидкости через отверстие и насадки при переменном напоре
1.Наполнить напорный бак до уровня, Иуказанного преподавателем (H1 – начальный напор).
2.Открыть отверстие (насадок). Одновременно секундомером
засечь время tоп истечения воды до указанного преподавателем уровня (H2 – конечный напор).
3.Опыт повторить 3 – 4 раза, сохраняя разность начального и конечного напора неизменной, например, 10 см.
4.Рулеткой измерить поперечные размеры внутреннего сечения напорного бака (прямоугольник).
Опытные данные занести в табл. 11.
52
Обработка опытных данных
Понятия малого отверстия и насадка приведены в п. 3.1.
Теоретическое время истечения жидкости в резервуаре tт при переменном напоре определяется по формуле
t |
|
|
2 ( H1 |
H 2 ) |
, |
(33) |
т |
|
|
||||
|
|
2g |
|
|||
|
|
|
|
|||
где – площадь поперечного сечения резервуара (напорного бака); H1 – начальный напор; H2 – конечный напор; μ – коэффициент расхо-
|
да отверст я |
ли насадка; ω – площадь выходного сечения. |
|
|
|
||||||||||||||
|
прямоугольника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
При полном опорожнении напорного бака H2 |
= 0. |
|
|
|
|
|||||||||||||
С1. Выч сл ть площадь поперечного сечения |
|
напорного бака |
|||||||||||||||||
|
как площадь |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2. Выч сл ть площадь живого сечения ω отверстия (насадка) на |
||||||||||||||||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
выходе по формуле (16). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3. Определ ть теоретическое время истечения воды от уровня |
||||||||||||||||||
|
начального напора до конечного напора. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
А |
|
|
Таблица 11 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Опытные и расчётные данные для определения времени истечения |
||||||||||||||||||
|
|
жидкости через отверстие (насадок) при переменном напоре |
|
|
|||||||||||||||
|
Номер |
, |
Насадок (отверстие) |
|
|
Напор |
|
Время истечения |
|
||||||||||
|
опыта |
см2 |
тип |
d, см |
ω, см2 |
|
H1, см |
H2, см |
|
tоп |
|
tт |
tпост |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
|
|
7 |
|
8 |
|
9 |
10 |
|
|
4. Определить время истечения того же объёма жидкости W при |
||||||||||||||||||
|
постоянном напоре: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
tпост |
|
, |
|
|
|
|
|
(34) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qпост |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
где W – объём воды в напорном баке, находящийся между уровнями |
||||||||||||||||||
|
H1 и H2 , |
|
|
W H1 H2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(35) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Qпост |
2gH1 , |
|
|
|
|
(36) |
|
||||||
где Qпост – расход жидкости при истечении через малое отверстие и насадки при постоянном напоре H1 .
Коэффициент расхода μ выписать из справочника или приложения (см. прил. 3).
Расчётные данные занести в табл. 11.
53
5. |
Построить график зависимости tоп = f(H), откладывая по вер- |
|
тикальной оси значения напоров. |
||
6. |
Проанализировать положение полученных кривых для отвер- |
|
стия и всех типов насадков и сделать вывод об их относительном рас- |
||
положении. |
|
|
С |
Контрольные вопросы |
|
|
|
|
1. |
Какое отверстие считается малым отверстием? |
|
2. |
Что такое насадок? |
|
3. |
Как е потери напора учитываются при истечении жидкости |
|
через насадки? |
|
||
ли |
|||
4. |
В чём заключается нормальная работа насадка (эффект на- |
||
садка)? |
|
|
|
5. |
Зав |
с т |
время истечения жидкости через отверстие (на- |
|
б |
||
садок) от вел ч |
ны напора? |
||
6. |
Од наково ли время истечения одного и того же объёма при |
||
переменном |
постоянном напорах при прочих равных условиях? |
||
7. |
Является ли зависимость tоп = f(H) линейной? |
||
8. Как |
змен тся формула (33) при полном опорожнении бака? |
||
9.Каково отношение времени при полном истечении жидкости из резервуара (опорожнении) и времени истечения того же объёма при постоянном напоре?
10.Как расположены кривые tоп = f(H) относительно друг друга?А
Д И
54