5.4 Описание установки

Основными элементами лабораторной установки (рисунок 5.2) являются напорный 1 и приемный 2 резервуары, которые в ходе опытов полностью или частично заполнены водой. Вода подается в напорный резервуар из приемного посредством насоса 3 через ротаметр 4 и вентиль 5. Ротаметр служит для определения расхода жидкости, поступающей в напорный резервуар. Величина расхода регулируется посредством вентилей 5, 6. Для контроля и измерения уровня воды (напора) напорный резервуар снабжен пьезометрической трубкой 7 и шкалой 8. Боковая стенка напорного резервуара несколько ниже верхней кромки имеет отверстие со сливным патрубком. Патрубок соединен гибким шлангом с приемным резервуаром, что позволяет избежать перелива напорного резервуара при его заполнении. В днище напорного резервуара имеются четыре отверстия: два круглой и по одному треугольной и квадратной форм. Пята со штоком (на рисунке 5.2 не показана), выполненная в виде круга с вырезанным сегментом, позволяет закрывать любые три отверстия, оставляя одно открытым. Одно из круглых отверстий имеет резьбу, посредством которой к нему крепятся сменные насадки цилиндрической и конической форм.

В стенке каждого насадка выполнен радиальный канал, заверша­ющийся на наружной поверхности патрубком. Патрубок насадка посредством гибких шлангов (см. рисунок 5.2) соединяется с верхним концом пьезометрической трубки 9, опущенной в приемный резервуар.

Шкала 10 служит для измерения высоты столба жидкости (высота вакуума) в пьезометрической трубке 9, что необходимо для определения величины вакуума, возникающего в насадке в пределах зоны сужения и расширения струи.

1, 2 – напорный и приемный резервуары; 3 – насос; 4 – ротаметр;

5, 6 – вентили; 7, 9 – пьезометрические трубки; 8, 10 – шкалы

Рисунок 5.2 – Схема установки

5.5 Методика проведения опытов

5.5.1 Истечение при постоянном напоре

Визуально осмотрев установку (см. рисунок 5.2) и найдя в исправном состоянии все ее элементы, запускают электродвигатель насоса. Затем, постепенно открывая вентиль 5 и закрывая вентиль 6, если это необходимо, заполняют напорный резервуар 1 водой до некоторого уровня. При этом вода через одно из отверстий истекает из напорного резервуара в приемный. Изменяя положение маховиков 5, 6, стабилизируют уровень воды в напорном резервуаре, после чего приступают к наблюдению явления инверсии и сжатия струи.

В опытах по определению коэффициентов скорости и расхода и величины вакуума после стабилизации уровня в напорном резервуаре проводят следующие операции:

– измеряют посредством шкалы 8 высоту столба воды в пьезометрической трубке 7, т.е. напор Н;

– измеряют по шкале 10 высоту столба жидкости в пьезометрической трубке 9, т.е. высоту вакуума h_В в насадке;

– фиксируют положение поплавка ротаметра 4 относительно рисок шкалы, выполненной на его корпусе;

– определяют по числу делений шкалы ротаметра из тарировочного графика объемный расход Q воды, поступающей в напорный резервуар, т.е. истекающей через исследуемое отверстие или насадок.

Опыты проводят при двух значениях уровня воды в напорном резервуаре.

Результаты всех измерений заносят в таблицы 5.1, 5.2.

Таблица 5.1 – Определение коэффициентов расхода и скорости

Наименование, обозначение и размерность величины	Круглое отверстие	Насадок
		цилиндрический		конфузорный	диффузорный
	Номер опыта
	1 2	1 2	1 2		1 2
Напор Н, м
Объемный расход n, дел. шкалы
Объемный расход Q, м/c
Площадь отверстия F, м
Коэффициент сжатия
Коэффициент расхода
Коэффициент скорости

Таблица 5.2 – Определение давления и высоты вакуума

Наименование, обозначение и размерность величины	Насадок
	цилиндрический		конфузорный		диффузорный
	Номер опыта
	1 2	1 2		1 2		1 2
Напор Н, м
Высота вакуума , м
Давление вакуума , Па
Высота вакуума опыта h, м

5.5.2 Истечение при переменном напоре

Опыты начинают с заполнения напорного резервуара водой до некоторого уровня Н, после чего отключают насос и наблюдают за изменением скорости перемещения уровня воды в пьезометрической трубке 7.

Затем для случаев истечения через круглое отверстие и насадки опыты повторяют, зафиксировав и измерив уровень воды в напорном резервуаре посредством шкалы 8. При этом в момент фиксации уровня пускают секундомер и измеряют время опорожнения верхней и нижней половины резервуара.

Опыты проводят при двух значениях уровня воды в напорном резервуаре. Результаты всех измерений заносят в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 – Определение времени опорожнения резервуара

Наименование, обозначение и размерность величины	Круглое отверстие		Насадок
			цилидрический	конфузорный			диффузорный
	Номер опыта
	1 2	1 2			1 2	1 2
Опорожнение резервуара полностью
Начальный напор НН, м
Конечный напор НК , м
Коэффициент расхода
Площадь отверстия FО, м2
Площадь поперечного сечения резервуара F, м2

Продолжение таблицы 5.3

Наименование, обозначение и размерность величины		Круглое отверстие			Насадок
					цилидрический	конфузорный					диффузорный
		Номер опыта
		1 2		1 2				1 2		1 2
Время опорожнения расчетное t, c
Время опорожнения опытное tоп, с
Опорожнение верхней половины резервуара
То же
Опорожнение нижней половины резервуара
То же