![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Министерство образования и науки
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Порядок выполнения и оформления работ
- •2. Погрешность измерений
- •Лабораторная работа №1 определение коэффициента вязкости жидкости
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №2 ламинарный и турбулентный режим движения жидкости
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы.
- •Лабораторная работа № 3 опытная демонстрация уравнения бернулли
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы.
- •Лабораторная работа№4
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 5 определение потери напора в прямой трубе
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы.
- •Лабораторная работа № 6 экспериментальное определение коэффициентов местных сопротивлений
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 7 истечение из отверстий и насадков при постоянном напоре
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 8 истечение из отверстий и насадков при переменном напоре
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 9 определение коэффициента фильтрации
- •1. Сущность и цель работы
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Часть I (гидростатика), часть II (гидродинамика)
Лабораторная работа № 7 истечение из отверстий и насадков при постоянном напоре
1. Сущность и цель работы
В технике используются различные устройства с подачей жидкости через отверстия различной формы или через короткие патрубки, называемые насадками.
Отверстие принято называть малым, если его вертикальный размер a (или диаметр d для круглого отверстия)
или
, (1)
где
– геометрический напор, т.е. глубина
погружения отверстия под свободной
поверхностью (рис. 12а).
| |
а |
б |
Рис. 12 |
Если
обеспечивается равенство поступающего
в резервуар расхода
и расхода истечения
,
то напор
будет постоянным.
При
толщине стенки
(рис.12б)
считается, что отверстие выполнено в
тонкой стенке.
Вытекая
из отверстия, струя в силу инерции
испытывает сжатие, поэтому частицы
обтекают кромку отверстия по плавной
криволинейной поверхности. На расстоянии
от входа в отверстие струя имеет
наибольшее сжатие (так называемое сжатое
сечениеС-С).
В этом сечении струйки почти параллельны
друг другу, поэтому для него применимо
уравнение Бернулли. Из уравнения
Бернулли, составленного для свободной
поверхности в резервуаре и сжатого
сечения струи С-С,
можно получить формулу для скорости
истечения из отверстия
, (2)
где (3)
– коэффициент
скорости, зависящий от коэффициента
Кориолиса
(обычно принимается )
и коэффициента местного сопротивления
;
(4)
– гидродинамический
напор с учетом скорости подхода
.
Здесь
– средняя скорость сеченияО-О.
Часто величиной
пренебрегают, поскольку
,
и тогда
.
Коэффициент
всегда меньше единицы и характеризует
уменьшение скорости реальной жидкости
по сравнению со скоростью идеальной
жидкости.
Степень сжатия струи выражается коэффициентом сжатия
, (5)
где
– площадь сжатого сечения;
– площадь отверстия.
Расход
при истечении черезотверстие
определяется как произведение скорости
истечения
и площади сжатого сечения
.
Тогда
. (6)
Здесь
– коэффициент расхода характеризует
уменьшение расхода реальной жидкости
по сравнению с расходом идеальной
жидкости и поэтому всегда
.
Опытное
значение скорости
истечения
из отверстия
можно определить из уравнения траектории
струи
,
откуда
. (7)
Здесь х и у – координаты какой либо точки на оси струи, если начало координат этой системы помещено в центре сечения С-С.
Цилиндрический
насадок
представляет собой короткий патрубок
(длиной
),
прикрепленный к отверстию (рис. 13).
Рис. 13 |
Входящая
в насадок струя жидкости, благодаря
силам инерции сжимается до сечения
,
затем расширяется и в выходном сеченииВ-В
площадь транзитной струи равна площади
отверстия. Зона вокруг сжатого сечения
С-С
является водоворотной и характеризуется
наличием вакуума в ней.
Скорость
и расход
при истечении изнасадка
определяются аналогично (2), (6)
(8)
где
– коэффициенты скорости и расходанасадка,
которые вычисляются по соответствующим
формулам:
;
. (9)
Поскольку
сжатие струи на выходе из насадка
отсутствует,
и тогда
;
. (10)
При
развитом турбулентном режиме движения
потока, где
,
рассмотренные коэффициенты принимают
значения:
а) малое круглое и квадратное отверстия:
,
,
,
;
б) внешний цилиндрический насадок:
,
,
.
Целью настоящей работы является:
1.
Определение скорости
истечения воды через малое круглое
отверстие, при заданном напоре
по формуле (2) и сравнение полученной
величины с контрольным значением по
замеренным координатамх
и у
по формуле (7);
2.
Определение расхода воды при заданном
напоре
при истечении через малое круглое
отверстие по формуле (6) и через
цилиндрический насадок по формуле (8) и
сравнение полученных результатов с
контрольными значениями расходов
,
определенных объемным методом.
3.
Определение расчетного значения скорости
истечения через насадок по формуле (8)
при заданном напоре
и сравнение полученной величины с
опытным значением скорости.