Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Работа 6. Определение коэффициентов истечения жидкости ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
[1, ч. 1; 2] Скорость истечения идеальной жидкости в атмосферу в данный момент времени через малое отверстие в стенке или насадок определяется по формуле: (6.1) где H — напор в центре выходного отверстия струи. Отношение действительной средней скорости истечения жидкости к теоретической, вычисленной по формуле (6.1), называется коэффициентом скорости:
Расход жидкости в струе: , (6.3) где - площадь сечения струи на выходе, где течение параллельно-струйное. Площадь поперечного сечения струи параллельно-струйного потока не всегда равна площади выходного отверстия, например, при истечении струи из отверстия в тонкой стенке, когда влияние толщины стенки на формирование струи минимально из-за заострения входной кромки (рис.6.1). При истечении через малое отверстие в тонкой стенке диаметр струи сначала уменьшается, стремясь к , а затем увеличивается из-за торможения и разрушения струи, вызванного воздействием окружающего струю воздуха. Несколько иначе происходит формирование струи в цилиндрическом насадке длиной , представленном на рис.6.2. Так как входная кромка насадка острая, то при входе в него струя сначала медленно сужается, отрываясь от стенок. При этом пространство между струей и стенками насадка заполнено жидкостью, находящейся во вращательном, вихревом движениипри давлении ниже атмосферного. После этого струя постепенно расширяется и заполняет все сечение насадка на выходе. Таким образом, при истечении черезцилиндрический насадок площадь струи при выходе равна площади отверстия насадка. Образование вакуума в зоне цилиндрического насадка приводит к увеличению разности напора, а следовательно, и скорости в сжатом сечении струи. Этим объясняется больший, при равном напоре, расход жидкости, вытекающей из насадка, несмотря на то, что отверстие в тонкой стенке имеет тот же диаметр. Хотя, как показывают измерения, коэффициент скорости для цилиндрического насадка меньше коэффициента скорости для отверстия. В расчетах удобнее пользоваться не сечением струи, а сечением отверстия , в связи с чем формула (6.3) преобразуется в выражение: где - коэффициент сжатия струи, для цилиндрического насадка, в соответствии со сказанным, . Воспользовавшись выражением (6.1) и (6.2), получим: где - коэффициент расхода насадка. Для опытного определения коэффициента расхода , a также коэффициента скорости и коэффициента сжатия струи необходимо обеспечить установившееся течение струи, что достигается постоянством напора H на лабораторной установке перед отверстием (насадком). Описание установки. Установка (рис.6.3, а) состоит из бака 3 с системой перегородок 7 с отверстиями, служащими для успокоения воды, поступающей в бак от насоса на питающей трубе 1. Регулирование поступления воды производится задвижкой 2. При помощи водослива 5 уровень воды в баке поддерживается постоянным во времени, а следовательно, постоянен и напор в центре отверстия истечения. Избыток воды стекает по трубе 6 в сливной бак. Расход вытекающей воды определяется объемным способом при помощи мерного бака 12, площадь которого м2. Изменение уровня воды в мерном баке за время опыта измеряется с помощью водомерной стеклянной трубки 13. Для выпуска воды из мерного бака 12 в бассейн 14 служит вмонтированный в бак вентиль 15. Измерение диаметра струипроизводится с помощью четырех винтов мерного кольца (рис. 6.3, б). Порядок выполнения работы Требуется определить коэффициенты истечения и для малого отверстия в тонкой стенке ицилиндрического насадка. 1. Установить требуемое сопло (отверстие или цилиндрический насадок). 2. Проверить, закрыт ли вентиль на мерном баке 12. 3. Измерить начальный уровень воды в баке и записать результат. 4. Открыв заслонку 11 и одновременно включив секундомер, направить струю в мерный бак. 5. Наполнив бак в течение одной минуты, закрыть заслонку и выключить секундомер. 6. Измерить конечный уровень воды в мерном баке и баке 3. 7. Слить воду из мерного бака. Повторить измерения два раза. 8. Для малого отверстия в тонкой стенке определить диаметр струи, установив центр мерного кольца против центра отверстия и приведя концы винтов в соприкосновение с поверхностью струи. Расстояние между каждой из пар винтов, расположенных друг против друга, измеряется штангенциркулем. Формулы и данные для вычислений Объем воды в мерном баке: где и - уровни вода в мерном баке соответственно до ипосле наполнения, м; - площадь мерного бака, м2 ( м2). Расход воды при -м замере: где - время наполнения мерного бака. Средний расход воды: . Коэффициент расхода: где - площадь отверстия истечения; - напор воды в центре отверстия. Коэффициент сжатия струи при истечении: где - диаметр отверстия; - диаметр струи, ; и - расстояния между двумя парами противоположных винтов, дм. Коэффициент скорости . Опытные и расчетные величины.
Указания к самостоятельной работе 1. На основании полученных значений и проанализировать, какое из двух исследованных струеформирующих устройств целесообразнее использовать, когда от струи требуется большая дальнобойность. 2. Предложить методику эксперимента для подтверждения полученного вывода и проделать соответствующий опыт.
|