Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ, РАСХОДА, СКОРОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ МАЛОГО ОТВЕРСТИЯ В ТОНКОЙ СТЕНКЕ





 

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
в тонкой стенке;

· 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

 

№ опытов Координаты струи Диаметр струи в сжатом сечении dc Объем мерного бака W Время наполнения t
x1 x2 y1 y2
см см см см мм л сек.
               

 

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

 

№ опытов Разность координат струи Расход Скорость течения
теоретический QT из опыта Qд теоретическая из опыта
см см м3 м3 м/с м/с
             

 

Таблица 10.3

Сравниваемые величины

 

Коэффициент
из опыта табличный из опыта табличный из опыта табличный из опыта табличный
               

 

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?

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.