|
ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ, РАСХОДА, СКОРОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ МАЛОГО ОТВЕРСТИЯ В ТОНКОЙ СТЕНКЕ ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6
Цель работы Определить опытным путем коэффициент сжатия струи , коэффициент расхода , коэффициент скорости и коэффициент сопротивления . Пронаблюдать явление инверсии струи при истечении жидкости из отверстий различной формы.
Задачи работы · определить действительный расход воды через малое отвертие · определить теоретический расход воды; · найти коэффициент расхода; · найти коэффициент сжатия струи; · определить значение коэффициента сопротивления отверстия ; · значения коэффициентов, , , и полученные из опыта, сравнить с табличными данными.
Краткие теоретические сведения Струя жидкости при вытекании из отверстия в тонкой стенке меняет свою форму, причем на некотором расстоянии от отверстия живое сечение струи fс меньше площади отверстия f. Сечение fc называется сжатым, а отношение площади сжатого сечения струи fc к площади отверстия f называется коэффициентом сжатия струи . Сжатие струи объясняется влиянием боковых струй, подходящих к отверстию под некоторыми углами по отношению к оси струи. Сжатие струи и потери энергии на вход в отверстие уменьшают расход жидкости. Отношение действительного расхода жидкости к теоретическому называется коэффициентом расхода:
.
Отношение действительной скорости истечения к теоретической называется коэффициентом скорости. Коэффициент скорости может быть определен двумя способами. Первый из них требует замера площади сжатого сечения и расхода, протекающего через отверстие:
.
Второй способ основан на измерении траектории вытекающей, струи за сжатым сечением. При помощи прибора (рис. 10.1) на расcтоянии x от сечения I–I до сечения II–II измеряется разность у, равная высоте расположения центров тяжести этих сечений. По закону свободного падения будем иметь:
; .
где t – время движения частицы; g – ускорение силы тяжести. Из этих уравнений получаем:
.
Подставляя это значение в формулу для определения коэффициента скорости, получим:
Рисунок 10.1 – Схема истечения
Измерив координаты x и y струи, получим возможность вычислить . Установлено, что при истечении жидкости из отверстия в тонкой стенке среднее значение коэффициента скорости равно 0,97. Приняв для сжатого сечения струи , имеем:
.
Откуда коэффициент сопротивления определим по формуле:
. Все перечисленные коэффициенты не есть вполне постоянные еличиины, а изменяются от величины напора , от величины и формы отверстия, от числа Рейнольдса и других факторов, влияющих на истечение.
Описание установки
Установка для изучения истечении жидкости из малого отверстия в тонкой стенке (рис. 10.2) состоит из напорного бака 1, в нижней части которого сделано гнездо; закрываемое при помощи клапана 2. В гнездо могут быть вставлены и закреплены специальными гайками пластины, имеющие отверстия различной формы. Расход воды регулируется краном 3. Слив 4 служит для создания постоянства напора . Положение уровня жидкости в баке определяется по водомерному стеклу 5, нуль шкалы которого совмещен с центром отверстия. Для измерения координат точек вытекающей струи служит горизонтально расположенная линейка с делениями и ползунком. Ползунок имеет градуированный на миллиметры вертикально перемещающийся стержень, оканчивающийся иглой. Диаметр струи измеряется штангенциркулем. Расход жидкости измеряется объемным способом.
Рисунок 10.2 – Схема установки
Задание для выполнения работы
1. В гнездо сосуда 2 (рис. 10.2) установить пластинку с круглым отверстием, диаметр которого предварительно измерить. 2. Напорный бак при закрытом клапане заполнить водой до слива. Подачу жидкости в бак регулировать так, чтобы во время опыта, для поддержания постоянства напора, беспрерывно работал слив. 3. Измерить напор воды в баке по водомерному стеклу. 4. Струю жидкости после открытия клапана 2 направить в мерный бак, измерить объем воды и время наполнения по секундомеру. Опыт повторить 3–4 раза. 5. Измерить координаты струи x и y в двух произвольно взятых сечениях. 6. Измерить диаметр струи в сжатом сечении. 7. В гнездо бака поочередно вставить пластины с вырезами круглого, квадратного и треугольного сечений и продемонстрировать явление инверсии струи для этих сечений. Все измерения, сделанные в процессе эксперимента, заносятся в соответствующие графы отчета прилагаемой формы (табл. 10.1).
Таблица 10.1 Замеренные величины
Порядок вычислений Действительный расход воды определить по формуле:
.
Теоретический расход воды:
,
где:
. Коэффициент расхода:
.
Коэффициент сжатия:
,
где dc и d – диаметр струи в сжатом сечении и отверстии. Коэффициент скорости по измеренным координатам траектории струи равен:
.
Значение коэффициента сопротивления отверстия :
Значение коэффициентов, , , и полученные из опыта, сравнить с табличными данными. Все результаты вычислений и сравнений заносятся в соответствующие графы отчета прилагаемой формы (табл. 10.2, 10.3, 10.4).
Таблица 10.2 Вычисленные величины
Таблица 10.3 Сравниваемые величины
Таблица 10.4
Отклонение опытных данных от табличных коэффициентов , , ,
10.7 Контрольные вопросы
1. Что называется коэффициентом сжатия струи? 2. С какой целью определяется коэффициент расхода отверстия? 3. В чем смысл инверсии струи?
ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|