ТОП 10:

К изучению истечения жидкости из малого отверстия и различных насадков



Наименования измеряемых и вычисляемых величин Единица измерения Результаты измерений и вычислений
Круглое отвер-стие Насадки различных типов
внешн. цилиндр. конич. сход. конич. расход.
Диаметры d отверстия и насадков на выходе м        
Площади круглого отверстия и насадок на выходе м2        
Объем воды в мерном баке W м3        
Время наполнения t c        
Расход воды Q = W / t м3        
Напор истечения h м        
Координаты точки k траектории струи, вытекающей из круглого отверстия xk м        
yk м        
Коэффициенты расхода отверстия и насадок (по опыту)        
Коэффициенты скорости насадок (по опыту)        
Коэффициент скорости отверстия (по опыту)        

 
 


Продолжение табл. 5.1

 

Наименования измеряемых и вычисляемых величин Единица измерения Результаты измерений и вычислений
Круглое отвер- стие Насадки различных типов
внешн. цилинд. конич. сход. конич. расход.
Коэффициент сопротивления отверстий и насадок (по опыту)          
Коэффициент сжатия отверстия и насадок (по опыту)        
Справочные значения коэффициентов расхода, скорости, сопротивления и сжатия для отверстия и насадок        
       
       
       
Относительные отклонения коэффициентов расхода, скорости, сопротивления и сжатия для отверстия и насадок        
       
       
       


7. Устанавливая с помощью поворотного круга 4 против отвер­стия 2 поочередно внешний цилиндрический и конический (сходящийся и расходящийся) насадки, измерить для каждого из них расход воды Q и напор h (последний должен поддерживаться в опытах постоянным и равным напору при истечении из круглого отверстия).

8. Результаты измерений записать в табл. 5.1 (графы 5–7).

9. Обработать опытные данные, выполнив все вычисления, предусмотренные табл. 5.1.

10. Сделать выводы по проделанной работе..

Контрольные вопросы

1. Что понимают под малым отверстием в тонкой стенке при истечении жидкости из отверстий?

2. Дайте определение понятия «сжатое сечение».

3. Каковы причины сжатия струи?

4. Чем оценивают величину сжатия струи?

5. Что называется насадком? Перечислите типы насадков. Каково их назначение?

6. Что такое коэффициент скорости? Что он учитывает? Как определяется коэффициент скорости?

7. Что такое коэффициент расхода? Что он учитывает? Как определяется коэффициент расхода?

6. Что такое коэффициент сопротивления (отверстия, насадка)? Как он определяется по опытным данным?

7. Почему при истечении из насадков расход жидкости больше, чем при истечении из малого круглого отверстия в тонкой стенке?

8. Напишите и поясните формулы для определения скорости и расхода при истечении жидкости из отверстий и насадков в атмосферу при постоянном напоре.

9. Изобразите и поясните схемы истечения жидкости из малого отверстия в тонкой стенке и через внешний цилиндрический насадок в атмосферу.

 

 

Лабораторная работа 6   ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРЯМОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Цели работы: определить опытным путем повышение давления Dроп при прямом гидравлическом ударе в напорном трубопроводе; сравнить значение Dроп со значением Dр, вычисленным по формуле Н.Е. Жуковского [см. формулу (6.1)], и вычислить относительное отклонение.

Теоретические положения

Гидравлический удар – изменение (повышение или понижение) давления в напорном трубопроводе при резком изменении скорости движения жидкости (например, в результате резкого закрытия или открытия затвора).

Повышение давления при гидравлическом ударе может быть на­столько большим, что способно привести к разрыву трубопровода.

При быстром закрытии затвора сначала останавливается не вся жидкость, заключенная в трубопроводе, а лишь ее часть, находя­щаяся непосредственно перед затвором (рис. 6.1). Это происходит благодаря инерции и упругим свойствам жидкости и материала трубы (остановившаяся масса жидкости несколько сжимается, труба расширяется, а давление в жидкости резко возрастает). Затем повышение давления весьма быстро распространяется по трубопро­воду от затвора к исходному резервуару. Скорость распространения повышения давления называют скоростью распространения ударной волны(С).После того как во всем трубопроводе давление повысится, жидкость начнет выходить из зоны повышенного давления обратно в резервуар и давление в трубопроводе начнет понижаться. Затем в зону пониженного давления снова пойдет жидкость из резервуара и давление снова повысится. Из-за упругих свойств жидкости и стенок трубопровода этот процесс поддержи­вается, но, благодаря трению жидкости о стенки трубопровода и ее вязкости (внутреннему трению), он довольно быстро затухает. Наиболее опасным является первое повышение давления.

Ударная волна пройдет по всему трубопроводу (от затвора до резервуара) за время t = l/d (здесь l – длина трубопровода; d – его диаметр). Время одного цикла, включающего и повышение, и понижение давления, называется фазой удара: T = 2l/d.

Если время закрытия tз затвора меньше или равно фазе Т удара, то он называется прямым.

Удар может возникнуть, например, при внезапном выключении насоса, подающего воду по нагнетательному трубопроводу в резервуар. Жидкость после выключения насоса еще некоторое время по инерции будет продолжать движение, и давление в трубопроводе снизится. Затем начнется обратное течение жидкости из резервуара в область пониженного давления в трубопроводе, и давление здесь повысится подобно тому, как это наблюдалось при прямом гидравлическом ударе после резкого закрытия затвора.

 

 

Рис. 6.1. Установка для изучения явления гидравлического удара
при резком изменении расхода жидкости в трубопроводе

 

Согласно вышеизложенному, параметры движения жидкости при гидравлическом ударе изменяются с течением времени. Следова­тель­но, при гидравлическом ударе движение жидкости является неустановившимся.

Для определения повышения давления Dр при прямом гидрав­лическом ударе Н.Е. Жуковским в 1898 г. была предложена формула

 

(6.1)

 

где r – плотность жидкости; С – скорость распространения упругих колебаний в жидкой среде (скорость звука, скорость распространения ударной волны); u – средняя скорость движения жидкости в трубопроводе до момента закрытия затвора (при установившимся движении).

Значение С вычисляют по формуле

 

(6.2)

 

где – скорость распространения упругих колебаний (звука) в жидкой среде (для воды сзв » 1425 м/с); Еж и Етр – модули упругости соответственно жидкости и материала трубопровода; d – внутренний диаметр трубопровода; d – толщина стенки трубо­провода. Для воды Ев » 1,96 × 109 Па; для стали Етр » 1,96 × 1011 Па.

Описание установки

 

Установка (см. рис. 6.1) содержит напорный резервуар 1, в котором уровень воды во время опытов поддерживается на постоянной отметке с помощью переливного устройства 2, горизонтального стального трубопровода 3. В конце трубопровода 3 имеется вентиль 6 для регулирования скорости движения воды, клапанный затвор 5, позволяющий практически мгновенно перекрывать трубопровод, установленный непосредственно перед ним пружинный манометр 4, с помощью которого измеряют давление жидкости до и в момент закрытия затвора.

Для измерения расхода воды служит мерный бак 7 с водомерной трубкой 8 со шкалой и секундомер 9.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.231.167.166 (0.009 с.)