Контрольные вопросы

1.Какое отверстие считается малым?

2.Почему поперечные размеры струи в сжатом сечении меньше поперечных размеров отверстия?

3.Чем обусловлено сопротивление при истечении через малое отверстие в тонкой стенке?

4.Что называется коэффициентом расхода, скорости, сжатия, сопротивления? Как связаны между собой эти коэффициенты?

5.Что называется инверсией струи?

6.Что называется насадком?

7.Чем отличается насадок от трубопровода?

8.От чего зависит режим истечения из цилиндрического насадка?

9.Как изменяется кинетическая энергия струи при истечении через сужающийся и расширяющийся насадки?

10.Как влияет угол конусности θ на коэффициенты истечения? 11.Почему коэффициенты расхода и скорости насадка не равны еди-

нице?

Лабораторная работа № 8

ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ НАПОРЕ

Цель работы:

90

1.Опытным путем определить время понижения уровня жидкости в вертикальном цилиндрическом резервуаре на заданную высоту и время полного опорожнения резервуара.

2.Вычислить по формулам упрощенного метода необходимое время истечения жидкости при переменном напоре и сравнить его с временем, которое требуется для истечения того же объема жидкости при постоянном напоре.

1. Описание установки

Схема установки представлена на рис. 1 (лабораторная работа № 7). По трубопроводу 3 вода поступает в напорный бак 1, закрытый крышкой 2. Через отверстие 4 в крышке 2 внутренняя полость бака сообщается с атмосферой. Истечение воды из напорного бака осуществляется через сменные отверстия и насадок 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 отвер-

стия в гнезде.

При исследовании истечения жидкости с постоянным напором уровень на постоянной отметке поддерживается с помощью сливной трубы 8. Для различных опытов высота положения сливной трубы может изменяться посредством поворота рукояток 9.

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.По водомерному стеклу 7 определяют наличие воды в напорном баке 1 и измеряется начальный напор H1.

2.Измеряют размеры отверстия, через которое будет производиться истечение. Затем пластина с отверстием 5 устанавливается в гнездо напорного бака.

3.Приемный бак 11 устанавливают на расстоянии примерно 0,5 м от напорного бака 1.

4.Открывают клапан 6 и одновременно включают секундомер.

5.По истечении определенного времени клапан 6 закрывают с одновременной остановкой секундомера.

6.По водомерному стеклу 7 измеряеют конечный напор H2.

7.При проведении опыта на полное опорожнение резервуара 1 выполняют операции согласно пп.1 и 4, а затем фиксируют по секундомеру время полного истечения воды: H2=0.

91

В случае истечения через насадок время полного опорожнения фиксируется в тот момент, когда насадок перестает работать полным сечением.

3.Порядок выполнения вычислений

1.Вычислить площадь отверстия, через которое производилось истечение ω.

2.Определить величину понижения уровня воды в напорном баке

H=H1-H2.

3. Вычислить объем воды, вытекающий из напорного бака

W = ΩH ,

где Ω – площадь горизонтального сечения напорного бака, равная 0,52 м2. 4. Вычислить начальный секундный расход

Q= мщ 2gH1 .

5.Определить время, необходимое для истечения объема W, соответствующего понижению уровня в напорном баке 1 на заданную высоту H при постоянном напоре с расходом Q

t1 = WQ .

6. Вычислить время опорожнения бака от уровня H1 до уровня H2:

t = 2Ω( H1 − H 2 ).

μω 2g

7. Определить увеличение времени истечения при переменном напоре по отношению ко времени истечения при постоянном напоре:

n = t . t1

8. Вычислить относительную погрешность опыта

t −ttоп 100 %.

Все измерения, сделанные в процессе опытов, и результаты вычислений занести в табл. 1 и 2.

92

Контрольные вопросы

1.Каким является движение жидкости при истечении с переменным напором?

2.Каков подход к решению задачи по определению параметров истечения при переменном напоре?

3.На сколько отличается время полного опорожнения резервуара от времени истечения того же объема жидкости при постоянном напоре, равном первоначальному?

93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При изучении любого курса, в том числе и гидравлики, главным является глубокое усвоение его важнейших теоретических основ, без которых невозможны творческое решение практических задач, научные поиски и открытия.

Выполнение лабораторных работ на основе законов гидравлики поможет понять будущему специалисту основной технологический процесс, связанный с перемещением жидкости и газа в теплообменных установках и аппаратах (калориферы, радиаторы), в газоочистных аппаратах, котлах, промышленных печах, сушильных установках различных типов, атомных реакторах, вентиляционных устройствах, системах форсунок и др.

Так как гидравлика является частью аэрогидродинамики, то в дальнейшем это будет способствовать повышению эффективности работы различных технологических аппаратов вследствие улучшения их аэрогидродинамических характеристик. Знание аэрогидродинамики позволит совершенствовать технологические процессы в химической, нефтяной, газовой, нефтегазоперерабатывающей, нефтехимической, медицинской, микробиологической, целлюлозно-бумажной промышленности, наращиванию производства высокоэффективного газоочистного и пылеулавливающего оборудования.

Совершенствование технологических процессов, основанных на перемещении жидкости и газа, будет способствовать сокращению выбросов вредных веществ в окружающую среду, улучшению очистки отходящих газов от вредных примесей, разработке высокоэффективных газопылеулавливающих аппаратов, очистного оборудования и др.

Естественно, что в учебном курсе нельзя отразить всего многообразия вопросов, которыми занимается гидравлика. В последующих курсах на знании законов движения жидкостей и газов будут рассматриваться вопросы аэродинамики, технологии машиностроения, технологии сварочного производства и др.

94