Лабораторная работа № 5. Определение коэффициента скорости, сжатия и сопротивления при истечении жидкостей через отверстия и насадки.

Цель работы- экспериментально определить коэффициенты скорости, сжатия и сопротивления при истечении жидкостей через отверстия и насадки.

Теоретические сведения изложены в лабораторной работе №1 « Истечение жидкостей через отверстия и насадки ».

Описание установки

Схема установки показана на рис. 5.1. Опытная установка состоит из напорного бака 1 с отверстиями и насадками. Насосом 7 вода подается в бак 1, в котором с помощью перелива 2 поддерживается постоянный уровень жидкости. Для измерения уровня жидкости Для измерения координат х и у осевых точек вытекающей струи к баку прикреплена горизонтальная линейка 3 с перемещающейся по ней вертикальной линейкой 4. Вытекающая из отверстия или насадки струя отводиться в мерный бачок 6.

Рис. 5.1 - Схема установки.

Порядок проведения работы

С помощью насоса 7 и перелива 2 поддерживают в напорном баке постоянный уровень воды отодвинув на произвольное расстояние х вертикальную линейку 4, измеряют расстояние у от оси насадки до оси струи. Величину х следует брать не более 50 см, в противном случае сказывается сопротивление воздуха на траекторию струи.

Все данные занести в таблицу 5.1.

Обработка результатов опытов

Считается, что каждая частица струи после выхода из отверстия движется как свободная материальная точка под воздействием силы тяжести. Найдем ее скорость из уравнений движения

;

Из этих формул

Определяем коэффициент скорости:

Поскольку в турбулентной струе коэффициент неравномерности распределения скорости по сечению равен примерно 1,1…1,2, принимая , находят коэффициент сопротивления отверстия или насадка:

 =

Зная коэффициент скорости и воспользовавшись данными лабораторной работы №1, находят коэффициент сжатия струи:

Таблица 5.1 – Результаты измерений и расчетов

№ п/п	Величина	Значение
1	Вид насадка
2	Уровень воды в баке, м
3	Координаты, 
	x
	y
4	Действительная скорость w, м/с
5	Теоретическая скорость wт, м/с
6	Коэффициент скорости 
7	Коэффициент местного сопротивления 
8	Коэффициент сжатия струи 

Контрольные вопросы

1. Что показывают коэффициенты сжатия, скорости, расхода, сопротивления?

2. Для чего применяют насадки?

3. Почему коэффициент расхода  насадка больше, чем для отверстия, в то время как коэффициент скорости  меньше?

Лабораторная работа №6 Построение пьезометрической линии при фильтрации жидкости через пористую среду.

Цель работы- экспериментально построить пьезометрическую линию при фильтрации жидкости через пористую среду.

Теоретические сведения

Движение жидкости в пористой среде называют фильтрацией. Различают естественные и искусственные фильтрационные потоки. Естественный поток образуется в результате инфильтрации в грунт части атмосферных осадков. Искусственный поток образуется при решении некоторых технических вопросов, например, при откачке воды из строительных котлованов, фильтрации воды через земляные плотины, дренаже грунтовых вод, добыче газа, нефти и т.д. Движение грунтовых вод может быть ламинарным и турбулентным в зависимости от скорости фильтрации, крупности частиц и вязкости жидкости. Различают так же напорные и безнапорные грунтовые потоки. Безнапорный поток характеризуется наличием свободной (депрессионной) поверхности. Безнапорные потоки могут быть равномерными и неравномерными (рис 6.1).

Определение кривой депрессии имеет большой практический интерес, так как без ее знания нельзя рассчитать величину фильтрационного потока.

В связи с тем, что фильтрационное движение жидкости почти всегда ламинарное, скоростным напором по сравнению с пьезометрическим обычно пренебрегают и поэтому в отличии от течения в открытых руслах напорная линия совпадает с пьезометрической. Соответственно этому тождественным оказывается понятия гидравлического и пьезометрического уклонов.

а – равномерный поток; б – неравномерный поток

Рис. 6.1 – Безнапорные фильтрационные потоки

Описание установки

Схема установки показана на рисунке 6.2. Опытная установка состоит из фильтра 1, заполненного зернистым материалом 2. Сверху в трубу подается вода. По длинной трубе установлены пьезометры 4-7. Для того чтобы фильтрационный поток был установившимся, предусмотрено переливное отверстие 3. Регулировать расход жидкости и скорость фильтрации можно с помощью крана 8.

Порядок выполнения работы

Заполнить водой фильтр до перелива. После этого открыть кран 8 и измерить показания пьезометров несколько раз. Изменяя краном 8 расход жидкости через зернистый материал, измерить показания пьезометров. Данные занести в таблицу 6.1. Расход жидкости измеряют объемным способом.

Измерив расстояния между пьезометрами, построить пьезометрическую линию при различных расходах.

Рис. 6.2. Схема опытной установки

Таблица 6.1 – Результаты замеров

№ п/п	Время заполнения мерной емкости t, c	Обьемный расход Q м3/с	Показания пьезометров				Расстояния между пьезометрами
			1	2	3	4	1-2	2-3	3-4
1
2
3