- •Гидрогазодинамика
- •Оглавление
- •Введение
- •Общие правила техники безопасности
- •Методы исследования в гидрогазодинамике
- •Ошибка каждого измерения будет:
- •Средняя ошибка результата
- •Лабораторная работа 1. Изучение физических свойств жидкости
- •1.1 Цель работы
- •1.2 Задачи работы:
- •1.3 Краткие теоретические сведения
- •1.4 Описание устройства
- •1.5 Задание для выполнения работы
- •1.5.1 Определение коэффициента теплового расширения жидкости
- •1.5.2 Измерение плотности жидкости ареометром
- •1.5.3 Определение вязкости вискозиметром Стокса
- •1.5.4 Измерение вязкости капиллярным вискозиметром
- •1.5.5 Измерение поверхностного натяжения сталагмометром
- •1.5 Контрольные вопросы
- •Лаборатоная работа 2. Измерение давления
- •2.1 Цель работы
- •2.2 Задачи работы
- •2.3 Краткие теоретические сведения
- •2.4 Описание экспериментальной установки
- •2.7 Контрольные вопросы
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Задачи работы
- •3.2 Краткие теоретические сведения
- •3.4 Погрешности измерения. Оценка точности измерения
- •3.5 Описание экспериментальной установки гв-1
- •3.6 Задание для выполнения работы
- •3.6.1 Измерение избыточного давления в воздушной области воздушного резерва
- •3.6.2 Измерение вакуума в воздушной области основного резервуара
- •3.7 Обработка экспериментальных данных
- •3.8 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4. Экспериментальное изучение уравнения бернулли
- •4.1 Цель работы
- •4.2 Задачи работы
- •4.3 Краткие теоретические сведения
- •4.4 Описание измерительных приборов и установки
- •4.4 Задание для проведения работы
- •4.6 Обработка опытных данных
- •4.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5. Изучение структуры потоков жидкости
- •5.1 Цель работы
- •5.2 Задачи работы
- •5.3 Краткие теоретические сведения
- •5.4 Описание устройства
- •5.5 Задание для выполнения работы
- •Лабораторная работа 6. Ламинарный и турбулентный режим движения жидкости
- •6.4 Описание установки
- •6.5 Задание для выполнения работы
- •6.6 Порядок вычислений
- •6.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7. Определение коэффициента сопротивления прямой водопроводной трубы
- •7.1 Цель работы
- •7.2 Задачи работы
- •7.3 Краткие теоретические сведения
- •7.4 Описание опытной установки
- •7.5 Задание для выполнения работы
- •7.6 Обработка результатов опыта
- •7.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8. Определение коэффициентов местных сопротивлений
- •8.1 Цель работы
- •8.2 Задачи работы
- •8.3 Краткие теоретические сведения
- •8.4 Описание установки
- •8.5 Задание для выполнения работы
- •8.6 Обработка опытных данных
- •Лабораторная работа 9. Определение коэффициента расхода и тарировка трубы вентури
- •9.4 Описание установки
- •9.5 Задание для выполнения работы
- •9.6 Обработка опытных данных
- •Лабораторнаяработа 10. Определение коэффициента сжатия, расхода, скорости и сопротивления для малого отверстия в тонкой стенке
- •10.4 Описание установки
- •10.5 Задание для выполнения работы
- •10.6 Порядок вычислений
- •Лабораторная работа 11. Определение коэффициента расхода при истечении жидкости через насадки
- •11.4 Описание установки
- •11.5 Задание для выполнения работы
- •11.6 Порядок вычислений
- •Лабораторная работа 12. Изучение циркуляционног обтекания тел с помощью эгда
- •12.4 Задание для выполнения работы
- •12.5 Описание лабораторного стенда
- •12.6 Порядок проведения работы
- •12.6 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 13. Кавитационные испытания центробежного насоса
- •13.1 Цель работы
- •13.2 Задачи работы
- •13.3 Краткие теоретические сведения
- •13.4 Описание установки
- •13.5 Задание для выполнения работы
- •13.6 Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа 14. Испытание центробежных насосов при параллельном и последовательном включении их в одну сеть трубопроводов
- •14.4 Описание установки
- •14.5 Задание для выполнения работы
- •14.6 Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа 15. Энергетические испытания шестеренного насоса
- •15.4 Описание установки
- •15.5 Задание для выполнения работы
- •15.6 Обработка экспериментальных данных
- •15.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 16. Кавитационные испытания шестеренного насоса
- •16.1 Цель работы
- •16.2 Задачи работы
- •16.3 Краткие теоретические сведения
- •16.4 Описание установки
- •16.5 Задание для выполнения работы
- •16.6 Обработка экспериментальных данных
- •16.7 Контрольные вопросы
Лабораторная работа 11. Определение коэффициента расхода при истечении жидкости через насадки
11.1. Цель работы
Опытным путем определить коэффициенты расхода насадков различных типов. Определить величину вакуума для цилиндрического и конически расходящегося насадков.
11.2 Задачи работы
определить расход воды, проходящей через насадки;
найти коэффициент расхода для разных насадков;
значения коэффициентов , полученных из опыта, сравнить с табличными данными.
11.3 Краткие теоретические сведения
Насадки делятся на три основных типа: цилиндрические, конические и коноидальные (рис. 11.1).
Цилиндрические насадки подразделяются на внешние и внутренние, конические – на сходящиеся и расходящиеся.
Струя жидкости, войдя в насадок, так же, как и при истечении из отверстия, сначала подвергается сжатию. Затем струя постепенно расширяется, заполняет насадок целиком и вытекает из него полным сечением, равным площади выходного отверстия.
В сжатом сечении образуются зоны разреженного давления, которые заполнены жидкостью, находящейся в состоянии вихревого движения. Вследствие наличия этих зон гидравлические потери в насадке возрастают, а коэффициент скорости снижаются до значения 0,82 .против 0,97 при истечении жидкости через круглое отверстие в тонкой стенке.
Величину вакуума в сжатом сечении можно определить по формуле, полученной путем применения уравнения Бернулли к сжатому сечению и выходному отверстию:
.
Рисунок 11.1 – Типы насадков: а) внешний цилиндрический насадок; б) внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда; в) конический расходящийся насадок;
г) конический сходящийся насадок; д) коноидальный насадок
Таким образом, вакуум в сжатом сечении насадки пропорционален действующему напору.
Вследствие наличия потерь напора в цилиндрическом насадке его коэффициент гидравлического сопротивления значительно выше коэффициента сопротивления отверстия в тонкой стенке и может быть найден по формуле:
.
При значениях 0,82; 0,64 и 0,49 0,75Н.
Коэффициент расхода цилиндрического насадка равен величине коэффициента скорости при истечении через круглое отверстие (0,82), так как струя жидкости вытекает, не испытывая сжатия ( 1,0).
Таким образом, цилиндрический насадок увеличивает расход жидкости через отверстие одинакового диаметра в отношении:
, или на 32 %
и уменьшает скорость струи на выходе из насадка в отношении:
,
или на 15 %.
В цилиндрическом насадке сжатие струи происходит в начальном сечении и выходное сечение работает полностью. Поэтому коэффициент сжатия, отнесенный к выходному сечению, для цилиндрического насадка равен единице, а коэффициент расхода равен коэффициенту скорости , то есть:
.
Увеличение пропускной способности при этом же диаметре отверстия является основным назначением цилиндрических насадков.
В конически расходящихся насадках в сжатом сечении создается более глубокий вакуум, чем в цилиндрических.
Оптимальный угол конусности составляет 5-7°. При большем угле конусности происходит отрыв струи от стенок, и насадок начинает работать как отверстие в тонкой стенке.
Благодаря большой потере напора на расширение за сжатым сечением коэффициент расхода для конически расходящихся насадков значительно меньше, чем для цилиндрических. Однако, если отнести коэффициент расхода конически расходящихся насадков к входному сечению, то его величина достигает больших значений, порядка 2–3.
Отличительными особенностями конически расходящихся насадков являются: значительный вакуум, большая пропускная способность, малые скорости на выходе.
Эти насадки применяются, когда нужно увеличить расход, имея при этом малые скорости потока. В гидравлических машинах они служат для преобразования кинетической энергии давления, например, в направляющем аппарате центробежных насосов и т. д.
Конические сходящиеся насадки имеют форму конуса, сходящегося по направлению к выходному сечению. Коэффициент расхода такого насадка зависит от угла конусности и достигает своего максимального значения при угле 13°24. В этом Случае площадь сжатого сечения оказывается равной площади выходного сечения.
При дальнейшем увеличении угла конусности происходит затрата энергии на сжатие струи по выходе из насадка, что соответственно сказывается и на уменьшении коэффициента расхода и коэффициента скорости .
Основным назначением конические сходящихся насадков является увеличение скорости на выходе. Поэтому такие насадки, имеющие компактную струю, применяются в качестве сопл гидромониторов, наконечников пожарных брандспойтов и т. д.
Коноидальный насадок представляет собой усовершенствованный цилиндрический насадок. Коноидальные насадки очерчены точно по профилю струи. Такая форма устраняет сжатие струи и все потери энергии сводятся к минимуму. Коэффициенты скорости и расхода коноидального насадка являются наивысшими для всех насадков.
Коноидальные насадки создают наибольшую кинетическую энергию вытекающей струи.
Формула для расхода через насадки имеет такой же вид, как и для малого отверстия в тонкой стенке.
Численные значения коэффициентов , , , для насадков различных типов приведены в табл. 11.1.