7.Контрольные вопросы

1. Какие два вида потерь напора вы знаете?

2. Что называется местной потерей напора?

3. Какова формула местных потерь?

4. Чем обусловлено наличие местных потерь?

5. Перечислите местные сопротивления в трубопроводах?

6. Как определить коэффициент местного сопротивления в лабораторных условиях?

7. От каких факторов зависят коэффициенты различных местных сопротивлений?

8. В каких единицах измеряются местные потери?

9. В каком случае применяется теорема Борда? Какова ее формулировка?

10. Какие способы измерения расхода в лабораторных условиях вы знаете?

Работа №8 определение коэффициента расхода при истечении жидкости через отверстия и насадки

1. Цель работы.

Истечение жидкости через отверстия и насадки имеет большой практический интерес. Расчет многих гидротехнических сооружений и устройств производится по формулам истечения жидкости через отверстия и насадки (сопла, гидроускорители, гидромониторы, короткие водопропускные трубы, моечные водоструйные установки и т.д.).

Целью данной работы является экспериментальное определение коэффициента расхода µ и коэффициента скорости φ при истечении:

а) из малого круглого отверстия в тонкой стенке;

б) из внешнего цилиндрического насадка (насадка Вентури);

в) из конического сходящегося насадка.

Опыты проводятся при истечении воды в атмосферу, при постоянном напоре и при больших числах Рейнольдса.

2. Основные положения и расчетные зависимости.

При установившемся истечении жидкости в атмосферу из открытого резервуара через малое отверстие (или насадок) скорость струи может быть найдена из уравнения Бернулли, составленного для сечения потока в резервуаре 1-1 и для сжатого сечения струи 2-2 (рис. 8-1):

(8.1)

так как р₁=р₂=р_а; z₁=H; z₂=0; α=1, а потери при обтекании кромки отверстия

h_w=ξ_вхυ²/2g, (8.2)

то пренебрегая малой скоростью υ₀ в сечении резервуара, получаем, что средняя скорость υ струи в сжатом сечении 2-2 равна:

(8.3)

где H – напор истечения, φ – коэффициент скорости, равный:

(8.4)

ξ_вх – коэффициент сопротивления отверстия.

Расход жидкости, вытекающий из отверстия, равен:

(8.5)

где ω_с и υ – площадь сечение и скорость струи в сжатом сечении 2-2.

Сжатие струи характеризуется коэффициентом сжатия ε, представляющего собой отношение площадей:

(8.6)

где ω₀ – площадь отверстия.

Подставляя в формулу (8-5) значение υ из формулы (8-3) и ω_с из формулы (8-6), получим:

Обозначая произведение двух безразмерных коэффициентов – скорости и сжатия струи через коэффициент расхода µ:

(8-7)

Окончательно получим формулу расхода через отверстие в тонкой стенке:

(8-8)

Коэффициенты µ, φ и ε обычно определяются экспериментальным путем, что и надлежит выполнить.

Поскольку лабораторная установка не оборудована устройством для точного определения коэффициента сжатия ε, то его значения примем по справочным данным, указанным в бланке отчета.

Основные расчетные зависимости для насадков остаются те же, что и для случая истечения жидкости из отверстия:

(8-3’)

(8-8’)

где υ – скорость струи в выходном сечении насадка;

ω_н – площадь выходного сечения насадка.

Значения коэффициентов φ_н и µ_н различные для различных форм насадков, что и следует экспериментально определить.

При истечении жидкости через цилиндрический насадок (рис.8-1) внутри насадка имеет место сжатие транзитной струи с образованием водоворотной области, скорость здесь больше, чем в выходном сечении, поэтому внутри насадка образуется вакуум, увеличивающий пропускную способность насадка по сравнению с отверстием такого же размера.

При проведении настоящей работы следует определить величину вакуума внутри цилиндрического насадка и сравнить его с напором истечения.