Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ
I. Цель работы
Определение коэффициентов сжатия струи, скорости и расхода при истечении жидкости через отверстия и насадки.
В практике часто приходится иметь дело с истечением жидкости через отверстия и насадки (например, истечение воды через насадок пожарного брандспойта, истечение топлива через жиклеры карбюраторе, в сливных устройствах и т.д. В каждом конкретном случае необходимо знать величину скорости истечения и расход жидкости.
1.1 Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.
Отверстие называется малым, если его размер меньше располагаемого напора в 5 и более раз. При истечении через малое отверстие в тонной стенке в результата искривления струек жидкости и возникающих сил инерции, действующих на частицы жидкости происходит уменьшение поперечного сечение струи по сравнению с сечением отверстия. После прохождения отверстия на расстоянии равном, примерно, диаметру отверстия, струя принимает цилиндрическую форму. Сечение, имеющее наименьший диаметр струи, называется сжатым сечением. Отношение площади сжатого сечения Sсж струи к площади отверстия Sотв называется коэффициентом сжатия:
Скорость истечения струи определяют при помощи уравнения Д.Бернулли записанного для сечений I и II (рис.20):
где
Из уравнения (45) следует:
где ξ – коэффициент местных потерь в отверстии.
Или обозначив через φ:
где φ – коэффициент скорости, который представляет собой отношение действительной скорости Vд к теоретической .
Рисунок 20 – Расчетная схема
Коэффициент спорости φ можно определить по параметрам траектории путем совместного решения системы уравнений:
Из этих уравнений следует:
Координаты струи X, Y и величину напора замеряют при проведении эксперимента.
Вычисляют расход жидкости через отверстие:
Принимая, получаем:
где μ – коэффициент расхода.
1.2. Истечение жидности через насадки
Насадком называется короткий патрубок длиной (3÷5)d присоединенный к отверстию в тонкой стенке, диаметр которого d. Насадки бывают различных типов: цилиндрические, конические (сходящиеся и расходящиеся), коноидальные. На рис.21 изображен наружный цилиндрический насадок. При входе в насадок струя сужается, как и при истечении через отверстие. Далее, вследствие влияния трения, она замедляет свое движение и расширяется, заполняя все сечение насадка. При движении жидкости через насадок вследствие трансформации потока и изменения его скорости имеются потери энергии. Потери энергии в насадке складываются из потерь энергии на входе, потерь при расширении и потерь по длине. Поэтому скорость струи, выходящей из насадка меньше, чем при истечении жидкости через отверстие. Так как струя на выходе из насадка заполняет все его сечение, а в сжатом сечении струи образуется вакуум, расход через насадок увеличивается по сравнению с расходом через отверстие без насадка.
Скорость струи, выходящей из насадка, и расход через насадок определяют при помощи формул (47) и (51). в которые необходимо подставить коэффициенты φ и μ, экспериментально определенные для насадка.
Рисунок 21 – Истечение жидкости через цилиндрический насадок
2. Описание опытной установки
Опытная установка (рис.22) состоит из прямоугольного резервуара 1, в который поступает вода из водопровода. Резервуар разделен не две чести: в одну из них вода поступает снизу, а вторая наполняется через водораздельную стенку 6. В резервуаре имеется сливное устройство 7, установленное на уровне водораздельной стенки, которое предназначено для поддержания постоянного уровня воды. В вертикальной передней стенке, выполненной, из органического стекла, имеется гнездо 2 для установки исследуемых насадков или отверстий. Вода, вытекающая через отверстие или насадок, попадает в мерный бак 3, емкостью W=19л.
Для прекращения истечения воды предусмотрен, клапан 4, снабженный рукояткой 5.
3. Порядок проведения опыта
Для проведения опыта следует установить в гнездо соответствующий насадок или отверстие и при помощи рукоятки открыть клапан. Вытекающую струю следует направить в мерный бак.
Рисунок22 – Схема опытной установки
При проведении эксперимента надо замерить:
Н – расстояние от свободной поверхности воды в резервуаре до центра отверстия, см;
Y – расстояние от центра отверстия до плоскости пола, см;
X – дальность полета струи на той же плоскости, см;
t – время наполнения бачка, с;
dсж – диаметр струи в сжатом сечении, см.
Все замеренный величины записать протокол. По данным испытаний вычислить:
где
Для проверки можно воспользоваться выражением
Протокол испытаний
H=64.6 см W=4289см3
5.Содержание отчета
1. Вычертить схему установки.
2. Записать расчетные формулы.
3. Оформить протокол испытаний
6. Вопросы для самоконтроля
1. Что называется насадком и каково его назначение?
2. Типы насадков и их применение.
3. Почему происходит сжатие струи?
4. Почему отличаются значения расходов при истечении жидкости через отверстия и насадки при одинаковых величинах d и Н?