Виды местных сопротивлений

 

А) Резкое сужение потока

Б) Резкое расширение потока

 

В) Задвижка

 

 

Последовательность выполнения работы

4.1.Изобразить схему установки.

4.2.Измерить длины участков между сечениями, в которых установлены пьезометры.

4.3.Включить центробежный насос (включается лаборантом или преподавателем).

4.4.Открыть задвижку на определенную величину для создания местных потерь напора, определить степень открытия (h/d) отверстие задвижки, открыть вентиль (5) мерного бачка на максимальный расход (1 опыт) и меньший расход (2 и последующие опыты).

4.5.При установившемся движении снять показания пьезометров (1,2,5,8,9,10) с точностью до 1 мм, при одновременном определении расхода объёмным способом.

4.6.Вычислить скорость движения воды и удельную кинетическую энергию в характерных сечениях.

4.7.Вычислить общие потери напора между сечениями, ограничивающими местные сопротивления по формуле

и потери напора на местные сопротивления (задвижка, колено, внезапное сужение) по формуле: .

4.8.Вычислить значение коэффициентов местных сопротивлений по формуле:

,

здесь V – скорость берется в сечении за сопротивлением (по направлению движения жидкости).

4.9.Сравнить коэффициенты местных сопротивлений, полученные из опыта, с данными по справочнику.

5. Контрольные вопросы

5.1.Что называется местным сопротивлением?

5.2.Как определить потери напора на любое местное сопротивление?

5.3.От чего зависит коэффициент местного сопротивления и какова эта зависимость?

5.4.Как записывается формула Борда-Карно? Объясните конструкцию формулы.

5.5.Можно ли определить расчетом коэффициент местного сопротивления для случая внезапного симметрического расширения и сужения трубопровода?

5.6.Каково влияние местных сопротивлений друг на друга?

Литература

6.1.Кедров В.С.,Калицун В.И. Гидравлика, водоснабжение и канализация. М.: Стройиздат, 1972г, стр.60-64.

6.2.Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982г, стр.93-103.

Таблица результатов измерений

№

Виды местных сопро-тивлений

№ опре-деле-ний

W, см3

t, с

Полная удельная энергия

hпот

Re

Коэффициент сопротивления

I

II

I

II

I

II

из опыта

по спра-вочнику

сред.

сред.

сред.

 

Лабораторная работа №6

Определение коэффициентов истечения жидкости

Через отверстие в тонкой стенке и через насадки

Цель работы

Ознакомление с особенностями истечения струи из отверстий в тонкой стенке и насадок, определение величины коэффициентов сжатия струи e, расхода m, скорости j, и сопротивления ζ.

Введение

При установившемся истечении жидкости в атмосферу из большого открытого резервуара через отверстие, размер которого мал по сравнению с его заглублением под уровень жидкости (малое отверстие), начальная скорость струи может быть найдена из уравнения Бернулли, составленного для сечения потока в резервуаре 1 и для сжатого сечения струи 2, имеем:

.

 

Так как P₁=P₂=P_атм, то V₁≈0, α₂=1, то

,

где Н - напор перед отверстием; φ- безразмерный коэффициент скорости.

Степень сжатия струи, вытекающей из отверстия, характеризуется коэффициентом сжатия:

.

Расход через отверстие

,

где m = e j - коэффициент расхода.

Значение коэффициентов истечения j, eи m зависят в общем случае от критериев динамического подобия, в частности от числа R_e.

,

где ν-кинематическая вязкость жидкости.

График зависимости коэффициентов истечения от числа R_e приводиться в литературе [1]. В струе, вытекающей через круглое отверстие, силы поверхностного натяжения взаимно уравновешены, впоследствии осевой симметрии струи. При истечении из прямоугольных, треугольных и других некруглых отверстий неуравновешенные по периметру силы поверхностного натяжения вызывают из-за свойства и инерции жидкости, близкие к периодическим, изменения формы сечения струи по ее длине, называется инверсией. Так при истечении из квадратного отверстия форма струи приобретает форму креста.

Насадком называется короткий трубопровод, имеющий длину 3-4d. Насадки бывают цилиндрические (внутренние, наружные), конические (расходящиеся, сходящиеся), коноидальные.

При истечении в атмосферу внутри цилиндрических и расширяющихся насадков образуется вакуум. Так как вакуум в сжатом состоянии пропорционален напору, то при некотором его значении в насадке начинается кавитация. При этом происходит отрыв струи от стенок насадка, внутрь него проникает воздух, и истечение через насадок сменяется истечением через отверстие. Напор, при котором происходит такое скачкообразное изменение режима истечения, называется критическим (срывным) напором насадка.

Значение скорости, расхода и коэффициента скорости через насадки определяются по формулам, приведенным для круглого отверстия. При этом, струя,, вытекающая из насадка не сжимается, т.е.

; .

Измерительные приборы

Секундомер, линейка, штангенциркуль, мерный бак, вакуумметр.

3.1.Рабочая схема установки и эскизы отверстий и насадок.

Отверстие в тонкой стенке:

-круглое; -треугольное;

 

-квадратное; -прямоугольное.