lab-5

Коноидальные насадки имеют форму, близкую к форме струи жидкости, которая вытекает из отверстия в тонкой стенке. Внутреннее сжатие здесь минимально, практически не образуется область вакуума.

Отсутствует в насадках этого типа и внешнее сжатие струи, так что ε =1,0. Опыты показывают, что при особой тщательности выполнения внутренней формы и гладких стенках коноидальные насадки обеспечивают значение µ = ϕ = 0,995.

Насадки получили широкое распространение в технике. Цилиндрические насадки обычно используют при стабилизации расхода жидкости (типичный пример – жиклеры карбюратора ДВС). Конические сходящиеся и коноидальные насадки применяют для получения больших выходных скоростей, увеличения силы и дальности полета струи в пожарных брандспойтах, фонтанах, в гидромониторах для размыва грунта, в соплах активных гидравлических турбин, используемых на высоконапорных гидростанциях.

Конические расходящиеся насадки получили распространение для снижения скорости течения жидкости – в отводных трубах реактивных гидравлических турбин, в трубах под насыпями, для ускорения опорожнения резервуаров, в устройствах для подачи пены при пожаротушении.

Насадки широко используются в разнообразных приборах и устройствах для подъема жидкости (эжекторы), ее разбрызгивания и распыления – в брызгальных градирнях, бассейнах, в химической технологии и в дождевальных машинах для целей орошения.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка показана на рис. 4.1. Она состоит из напорного бака 1 и мерного бака 2. Вода от водопровода из крана 3 поступает в напорный бак 1 через специальную вертикальную перегородку-успокоитель

11

Рис.4.1. Схема лабораторной установки:

1- напорный бак; 2 – мерный бак; 3 – водопроводный кран; 4 – перелив; 5 – клапан; 6 – мерная линейка; 7 – сливной клапан

с большим количеством отверстий. Излишки воды через перелив 4 направляются в сливной отсек мерного бака. Перелив 4 обеспечивает постоянный напор H. Клапан 5 дает возможность открывать и закрывать резьбовое отверстие в стенках бака 1, куда вворачиваются сменные элементы: пробки с отверстием в тонкой стенке и насадками различных видов. Продольная координата свободно вытекающей струи измеряется мерной линейкой 6, а вертикальная координата Y от оси отверстия до мерной линейки постоянна. Объем воды за опыт измеряется по шкале на мерном баке. Слив воды из мерного бака осуществляется при помощи сливного клапана 7.

12

5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Опыты проводятся в следующем порядке:

1)установить пробку с круглым отверстием в тонкой стенке, воду из мерного бака 2 (рис. 4.1) слить, клапан 7 закрыть;

2)открыть кран 3 и отрегулировать подачу воды так, чтобы установился постоянный напор в напорном баке;

3)открыть заслонку 5 с одновременным включением секундомера;

4)измерить продольную координату x1 оси струи в месте ее пересечения с мерно линейкой;

5)через 120-180с закрыть заслонку 5;

6)по шкале мерного бака 2 определить объем вытекшей за опыт воды;

7)поднять сливной клапан 7, слить воду из мерного бака;

8)по пунктам 1-7 повторить работу для трех видов насадков (для конического расходящегося насадка предварительно смочить внутреннюю поверхность водой);

9)занести результаты измерений в протокол испытаний;

10)установить пробки с отверстиями треугольной и квадратной формы и зарисовать форму сечения струи на расстоянии 0,01м от отверстия.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

После окончания эксперимента рассчитать и занести в протокол испытаний:

1) площадь отверстия SО в м2 (значения диаметров dО указаны в табли-

це);

2) теоретическую скорость истечения в м/с:

V2Т = 2gH ;

3) теоретический расход жидкости в м3/с:

13

QТ = SО V2Т ;

4) действительный расход жидкости в м3/с:

QД = Wt ;

5) продольную координату струи Х в м:

X = а + x1 ;

6) действительную скорость истечения в м/с:

V2 = X g2Y ;

где g=9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;

Y – вертикальное расстояние от оси отверстия или насадка до верхнего обреза мерной линейки;

7) коэффициент скорости:

ϕ = V2 V2Т ;

8)коэффициент расхода: µ = QТ QД ;

9)коэффициент сопротивления:

Примечание. Конструктивные параметры установки (a, Y, H, dO), необходимые для проведения расчетов, приведены в таблице протокола испытаний.

7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1)цель работы;

2)схему лабораторной установки (рис. 4.1);

3)протокол испытаний с результатами измерений и расчетов;

14

Протокол испытаний

15

4)расчетные формулы и численный пример расчета для любого испытанного объекта;

5)зарисовки живых сечений струй из отверстий треугольной и квадратной формы.

7.КОНТРОЛБНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Почему при истечении из отверстия в тонкой стенке струя испытывает сжатие?

2.Что такое полное и неполное, совершенное и несовершенное сжатие струи?

3.Что такое инверсия струи, какие силы ее вызывают?

4.Приведите примеры использования цилиндрических насадков.

5.Почему при равном напоре, площади и форме отверстия в тонкой стенке расход при совершенном сжатии меньше, чем при несовершенном сжатии?

6.Где больше теоретическая скорость истечения при равном напоре: в малом отверстии в тонкой стене или в коническом расходящемся насадке?

7.Дайте определение коэффициента истечения ε, µ, φ и их взаимную связь.

8.Может ли цилиндрический насадок работать как отверстие в тонкой стенке?

9.Какой из испытанных насадков обеспечивает максимальную действительную скорость истечения?

10.Дайте примеры технического использования коноидального насадка.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы, М.: Машиностроение, 1982. - с. 106-116.

2.Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1980. – с. 166-189.

16