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

1. Краткое описание работы, ее цель.

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:

• из малого круглого отверстия в тонкой стенке;

• из внешнего цилиндрического насадка (насадка Вентури);

• из конического сходящегося насадка.

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

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Истечение через отверстия в тонкой стенке и через насадки при постоянном напоре в атмосферу и под уровень. Скорость и расход при истечении. Виды, характеристики насадков разных типов, область применения. Коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости и расхода.

Литература: [3, с.91-95], [6, с.58-64], [8, с.97-112], [14, с.199-228].

3. Описание экспериментальной установки.

Рис 8.1. Схема лабораторной установки [13]

Установка для изучения истечения воды через отверстия и насадки (рис.8.1) состоит из напорного бака 1 с отверстием в боковой стенке, перекрываемым затвором. К боковому отверстию бака можно прикреплять диски с различной формой отверстий и насадков. Питание бака осуществляется по трубе 6 от водопроводной сети. Внутри бака имеется переливное устройство 4 для поддержания постоянного напора истечения. Бак снабжен водомерным стеклом 3 со шкалой для измерения напора истечения.

Для измерения расхода, вытекающего из отверстия или насадка, служит передвижной мерный бак 2, оборудованный водомерным стеклом со шкалой для измерения толщины слоя воды, поступившей в бак в течение опыта. Продолжительность опыта фиксируется секундомером.

Измерение величины вакуума в сжатом сечении цилиндрического насадка производится с помощью обратного пьезометра 7, опущенного в ёмкость 8.

4. Порядок проведения опытов.

Устанавливают сначала диск с отверстием и наполняют бак до наивысшего уровня (до перелива), который должен поддерживаться на постоянной высоте. По шкале водомерного стекла определяют напор истечения. Далее открывают затвор 5, закрывающий отверстие, и одновременно включают секундомер для определения времени наполнения мерной ёмкости. Затем устанавливают следующий диск с насадком и повторяют опыт.

5. Обработка экспериментальных данных.

При регистрации и обработке данных заполняют табл. 8.2 и 8.3.

Вычисляют расход воды из отверстия или насадка:

.

Коэффициент расхода находится из формулы

.

Коэффициент скорости выражается из формулы

.

Скорость истечения находится из формулы

.

Необходимо обратить внимание на изменение коэффициента расхода и скорости при различных схемах истечения и сравнить опытные значения коэффициентов и с рекомендуемыми в справочной литературе (табл. 8.1).

Таблица 8.1 – Справочные значения коэффициентов и

Коэффициент	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
	0,62	0,82	0,94
	0,97	0,82	0,96
	0,64	1,0	0,98