ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА

ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ

Краткое описание работы, ее цель.

Истечение жидкости через отверстия и насадки имеет большой практический интерес. Расчет многих гидротехнических сооружений и устройств производится по формулам истечения жидкости через отверстия и насадки (сопла, гидроускорители, гидромониторы, короткие водопропускные трубы, моечные водоструйные установки и т.д.).

Целью данной работы является экспериментальное определение коэффициента расхода µ и коэффициента скорости φ при истечении:

- из малого круглого отверстия в тонкой стенке;

- из внешнего цилиндрического насадка (насадка Вентури);

- из конического сходящегося насадка.

Опыты проводятся при истечении воды в атмосферу, при постоянном напоре и при больших числах Рейнольдса.

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Истечение через отверстия в тонкой стенке и через насадки при постоянном напоре в атмосферу и под уровень. Скорость и расход при истечении. Виды, характеристики насадков разных типов, область применения. Коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости и расхода.

Литература: [3, с.91-95], [6, с.58-64], [8, с.97-112], [14, с.199-228].

Описание экспериментальной установки.

Рис 8.1. Схема лабораторной установки [13]

Установка для изучения истечения воды через отверстия и насадки (рис.8.1) состоит из напорного бака 1 с отверстием в боковой стенке, перекрываемым затвором. К боковому отверстию бака можно прикреплять диски с различной формой отверстий и насадков. Питание бака осуществляется по трубе 6 от водопроводной сети. Внутри бака имеется переливное устройство 4 для поддержания постоянного напора истечения. Бак снабжен водомерным стеклом 3 со шкалой для измерения напора истечения.

Для измерения расхода, вытекающего из отверстия или насадка, служит передвижной мерный бак 2, оборудованный водомерным стеклом со шкалой для измерения толщины слоя воды, поступившей в бак в течение опыта. Продолжительность опыта фиксируется секундомером.

Измерение величины вакуума в сжатом сечении цилиндрического насадка производится с помощью обратного пьезометра 7, опущенного в ёмкость 8.

Порядок проведения опытов.

Устанавливают сначала диск с отверстием и наполняют бак до наивысшего уровня (до перелива), который должен поддерживаться на постоянной высоте. По шкале водомерного стекла определяют напор истечения. Далее открывают затвор 5, закрывающий отверстие, и одновременно включают секундомер для определения времени наполнения мерной ёмкости. Затем устанавливают следующий диск с насадком и повторяют опыт.

Обработка экспериментальных данных.

При регистрации и обработке данных заполняют табл. 8.2 и 8.3.

Вычисляют расход воды из отверстия или насадка:

.

Коэффициент расхода находится из формулы

.

Коэффициент скорости выражается из формулы

.

Скорость истечения находится из формулы

.

Необходимо обратить внимание на изменение коэффициента расхода и скорости при различных схемах истечения и сравнить опытные значения коэффициентов и с рекомендуемыми в справочной литературе (табл. 8.1).

Таблица 8.1 – Справочные значения коэффициентов и

Коэффициент	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
	0,62	0,82	0,94
	0,97	0,82	0,96
	0,64	1,0	0,98

Форма отчета.

Таблица 8.2 – Регистрация и обработка опытных данных [13]

№п/п	Измеряемые величины	Обозначения	Ед. изм.	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт
1.	Диаметр входного отверстия		см
2.	Площадь сечения отверстия		см2
3.	Напор		см
4.	Продолжительность опыта		с
5.	Объем воды в мерном сосуде		см3
6.	Вакуумметрическая высота		см

Таблица 8.3 – Обработка опытных данных [13]

№п/п	Вычисляемые величины	Обозначения	Ед.изм.	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт
1.	Расход		см3/с
2.	Коэффициент расхода		–
3.	Коэффициент сжатия струи		–	0,64	1,0	0,98
4.	Коэффициент скорости		–
5.	Скорость истечения		см/с
6.	Отношение		–	–	–			–	–

7. Контрольные вопросы:

1. Дайте определение терминов: «тонкая стенка», «малое отверстие».

2. Объясните виды сжатия струи при истечении из отверстия в тонкой стенке. Чем обусловлено сжатие струи?

3. Какими коэффициентами характеризуется истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке и какова их взаимосвязь?

4. Что характеризует коэффициент скорости и от чего он зависит?

5. Напишите формулу скорости и расхода из отверстия и насадка в атмосферу.

6. Чем отличаются формулы скорости и расхода при истечении через незатопленное и затопленное отверстие (или насадок)? Что называется свободной и затопленной струей?

7. Что называют насадком? Перечислите известные типы насадков. Каково их назначение?

8. Почему пропускная способность цилиндрического насадка больше, чем отверстия?

9. Почему скорость струи, вытекающей из цилиндрического насадка, меньше, чем из отверстия?

10. Изменится ли скорость струи, если несколько изменить размеры отверстия, сохраняя тот же напор истечения?

11. Изменится ли расход при изменении размера отверстия?

12 Как измерить вакуум внутри насадка?

13. Что называется полным напором? Как его определить?

14. Какова область практического применения насадков?

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА

ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ЧЕРЕЗ ВОДОСЛИВ С ШИРОКИМ ПОРОГОМ