Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре

При опорожнении резервуара уменьшается действующий напор и, следовательно, расход вытекающей жидкости.

Расчетное время вытекания жидкости из открытого резервуара (р₁=р₂, т. е. Н = Δz), имеющего постоянную площадь S_р, горизонтального сечения, определяется по формуле:

, (3.56)

где V — объем вытекшей жидкости;

Q_ср — средний расход жидкости за время истечения.

, (3.57)

где Q₁, Q₂ — расходы в начале и конце опорожнения данного объема.

Очевидно, что

, (3.58)

где Н₁, H₂ — действующие напоры в начале и конце опорожнения.

Определение времени опорожнения резервуара на величину Н₁ – Н₂ для рассмотренных условий можно производить также по развернутой формуле:

, (3.59)

Закономерности истечения жидкости при переменном напоре используются при расчете времени опорожнения (наполнения) резервуаров, в том числе дозирующих устройств систем автоматического регулирования.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой:

а) измерить и записать в таблицу 3.18 размеры отверстий на выходе из устройств для истечения;

б) изучить порядок снятия отсчетов, место их записи в таблицах, доложить об этом преподавателю и получить разрешение на запуск установки.

2. Установить в рабочее положение заданное устройство для истечения, запустить установку, вывести ее на рабочий режим и, убедившись, что он установился (уровень воды в баке поддерживается постоянным), измерить и записать в таблицу 3.18:

а) величины, необходимые для измерения расхода жидкости объемным методом: S_м.б. — площадь дна мерного бака, h — наполнение мерного бака, t — время наполнения мерного бака;

б) диаметр d_с сжатого сечения струи жидкости, вытекающей из круглого отверстия.

3. Определить и записать в таблицу 3.18:

а) действующий напор Н;

б) расход жидкости;

в) опытное значение коэффициента расхода μ по формуле (3.52);

г) опытное значение коэффициента сжатия ε по формуле (3.50), для насадков принять ε = 1;

д) опытное значение коэффициента скорости φ по формуле (3.53);

е) коэффициент гидравлического сопротивления ζ, используя формулу (3.54);

ж) справочные значения коэффициентов μ, ε, φ.

4. Определить и записать в таблицу 3.18:

а) величину опорожняемого объема V;

б) средний расход за время опорожнения Q_ср по формулам (3.57) и (3.58); значение коэффициента μ — и площадь устройства для истечения S взять по данным эксперимента из таблицы 3.18;

в) расчетное время опорожнения данного объема по формуле (3.56).

5. Начертить в крупном масштабе, соблюдая основные пропорции, схемы истечения через исследованные насадки и отверстие, показать их основные размеры и линии тока.

Таблица 3.18 —S_м.б = , γ = , Δz = , H = , d_c = , S_c =

Устройство для истечения

d

S

h

V

t

Q

μ

ε

φ

ζ

оп

спр

оп

спр

оп

спр

оп

спр

Малое круглое отверстие

Внешний цилиндрический насадок

Конический сходящийся насадок

Конический расходящийся насадок

Коноидальный насадок

Таблица 3.19 — Устройство для опорожнения _____________________

V	H1	H2	Qср	t
				оп.	расч.