6.3. Опис лабораторної установки

Схема лабораторної установки наведена на рис. 6.5.

Рис.6.5. Схема лабораторної установки: 1- бак; 2- напірний резервуар; 3- змінний насадок; 4- кронштейн; 5- мірний бачок; 6- вимірювальні голки; 7- крани; 8- кран, що регулює подачу рідини до напірного резервуара; 9- тумблер; 10 – сигнальна лампочка; 11- маховичок; 12- мірна шкала.

Установка складається з бака 1, напірного резервуара 2 з різьбленим отвором в стінці, куди угвинчуються змінні насадки 3, кронштейну 4 з вимірювальними голками 6 та мірного бачка 5 з кранами 7.

На кришці бака 1 змонтований та занурений у воду електронасос, що подає воду у напірний резервуар 2 через кран 8. Сталість напору може бути забезпечена регулюванням краном 8 подачі рідини в напірний резервуар 2.

6.4. Порядок виконання роботи

Досліди послідовно провести для круглого отвору та двох насадків – зовнішнього циліндричного та конічного збіжного.

1. Встановити шайбу з круглим отвором або досліджуваний насадок 3 у різьбовий отвір напірного резервуара 2.

2. Перед пуском насоса кран 8 повинен бути закритим, а крани 7 – відкритими.

3. Тумблером 9 включити насос, при цьому засвітиться сигнальна лампочка 10.

4. Плавно відкриваючи кран 8, задати необхідну витрату рідини (води). При підйомі води в напірному резервуарі до отвору рідина починає витікати з насадка.

5. При досягненні заданого сталого рівня рідини (напору) Н (значення якого необхідно занести до таблиці 6.3) у напірному резервуарі провести необхідні заміри.

6. При дослідженні витікання через отвір траєкторія струменя (плинні координати х_і, у_і) відмічається голками 6, які підводяться маховичками 11. Цей пункт виключається при дослідженні витікання через насадки.

Результати вимірів координат х_і і у_і у визначених перерізах заносяться до таблиці 6.2.

7. Закрити крани 7.

8. По мірній шкалі 12 відмічають початковий рівень води у мірному бачку 5 і включають секундомір. Здійснивши відбір води у кількості V=2…4 л (1 літр мірного бачка 5 відповідає 20 мм мірної шкали 12), відключають секундомір. Різницю між кінцевим та початковим рівнем води у мірному бачку та час відбору води t заносять до таблиці 6.3.

6.5. Обробка результатів експерименту

1. За формулою (6.9) розраховують величину коефіцієнта швидкості (послідовно для кожного перерізу) при витіканні рідини через круглий отвір, використовуючи значення плинних координат траєкторії струменя х_i і у_i:

.

Розраховують середнє значення коефіцієнта швидкості: .

Результати розрахунків заносять до таблиці 6.2, а середнє значення φ також заносять до таблиці 6.3 (для круглого отвору).

Далі розрахунки роблять послідовно для круглого отвору та двох насадків, використовуючи відповідні дослідні дані.

2. Визначають дійсну витрату:

, м³/с.

Об’єм рідини V, що витік через отвір за час t, визначається з урахуванням того, що різниці між кінцевим та початковим рівнями води у мірному бачку =1 мм відповідає об’єм рідини 0,00005 м³.

3. Визначають площу отвору (для насадків – площу живого вихідного перерізу):

, м²,

де d – діаметр отвору (для насадка – діаметр вихідного отвору), м; d=0,006 м.

4. Визначають теоретичну витрату Q_T за формулою:

, м³/с.

5. Визначають коефіцієнт витрати:

.

6. Для круглого отвору визначають коефіцієнт стиснення струменя: .

Результати розрахунків занести до таблиці 6.3.

Таблиця 6.2. Експериментальні та розрахункові дані при витіканні рідини з круглого отвору

№ перерізу	Координати струменя		Коефіцієнт швидкості
	хі , м	уі , м	φі	Середнє значення φ
1
2
3
4
6

Таблиця 6.3. Експериментальні дані та результати розрахунків

№ п/п	Вимірювальна або обчислювальна величина	Одиниця ви-мірювання	Круглий отвір у тонкій стінці	Циліндричний насадок	Конічний насадок
1	2	3	4	5	6
1	Різниця між кінцевим та початковим рів-нями води у мірному бачку,	мм
2	Об’єм води, V=Δh∙0,00005	м3
3	Час відбору, t	с
4	Діаметр отвору, d	м
5	Площа отвору, Sотв	м2
6	Напір, Н	м
1	2	3	4	5	6
7	Витрата дійсна, QД	м3/с
8	Витрата теоретична, QT	м3/с
9	Коефіцієнт витрати, μ
10	Коефіцієнт швид-кості, φ			φ=μ=	φ=μ=
11	Коефіцієнт стиснення струменя, e			ε=1	ε=1