Напірний бак заповнюється водою до певного рівня.

Відкривши вентилі 2 і 10, пропускають по трубопроводу воду до тих пір, поки трубопровід і всі п'єзометричні трубки не звільняться від повітря.

Відсутність повітря в системі характеризується положенням рівнів в п'єзометричних трубках на однаковій висоті при закритому вентилі 10.

Напір на початку трубопроводу підтримується сталим.

При різних швидкостях течії вимірюється витрата води об’ємним способом за допомогою мензурки і покази п'єзометрів.

Дані місцевих опорів

6.5.1 Плавний поворот: діаметр труб мм, кут повороту - 90°, радіус повороту ‑ ≈ 9 мм.

6.5.2 Кутник: d = 16 мм.

6.5.3 Плавний поворот: діаметр труб мм, кут повороту - 90°, радіус повороту ‑ ≈ 20 мм.

6.5.4 Вентиль: .

6.5.5 Раптове розширення: мм, мм.

6.5.6 Діафрагма: внутрішній діаметр труби мм. Діаметр отвору діафрагми = 10 мм.

6.5.7 Раптове звуження: мм, мм.

 

Рисунок 6.1 – Схема установки

Обробка результатів вимірювань

Витрата визначається об'ємним способом

, (6.7)

де ‑ об'єм рідини в мензурці; ‑ час заповнення даного об'єму.

Середня швидкість визначається із рівняння

, (6.8)

де Q ‑ об'ємна витрата; S ‑ площа поперечного перерізу трубопроводу.

Швидкість потоку знаходять за діаметром трубопроводу за місцевим опором.

Дослідне значення коефіцієнтів місцевих опорів знаходять за формулою

. (6.9)

Втрати напору в місцевих опорах дорівнюють різниці показів п'єзометрів, що під’єднані до і після місцевого опору (6.5), а якщо діаметри труби до і після місцевого опору різні, то крім різниці показів п'єзометрів, необхідно враховувати швидкісні напори (6.6).

Знаходять коефіцієнти місцевих опорів, користуючись довідниками.

Для раптового розширення теоретичне значення коефіцієнта визначають за формулою (6.3).

6.6.5 Одержані результати порівнюються між собою і заносяться в протокол (таблиця 6.1).

 

Таблиця 6.1 – Результати вимірювань та обчислень

 

Назва місцевого опору	Номер досліду	Об’єм рідини в мензурці V, см ^3	Час заповнення t, с	Об`ємна витрата Q, см ^3/ c	Число Рейнольдса Re	Різниця показів п’єзометрів h, см	Коефіцієнт місцевого опору x
дослідн.	табличн.
1. Плавний поворот, R=9 мм.
2. Різкий поворот
3. Плавний поворот, R=20 мм.
4. Вентиль
5. Раптове розширення
6. Діафрагма
7. Раптове звуження

6.6.6 Для ламінарного режиму за двома значеннями коефіцієнтів місцевих опорів, які одержані при різних швидкостях, визначаються величини А і В у формулі (6.4), дається оцінка впливу числа Рейнольдса на коефіцієнти місцевих опорів.

6.7 Контрольні запитання

Чим обумовлюються втрати напору в місцевих опорах?

В чому полягає принцип накладаннявтрат?

Що таке еквівалентна довжина місцевих опорів? Як її визначити?

В частках якого напору визначаються втрати напору у місцевих опорах?

Чи залежить величина коефіцієнта місцевого опору від швидкості, якщо рідина рухається в зоні квадратичного опору?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7
Дослідження процесу витікання рідини з посудин через отвори і насадки при постійному напорі

 

Мета роботи

Визначення дослідним шляхом числових значень коефіцієнтів витрати, швидкості, стиснення струмини та опору при витіканні рідини через отвори (насадки). Побудова за даними дослідів траєкторії струмини. Дослідження впливу режиму руху на параметри витікання.

 

Основні теоретичні положення

Витрата рідини при витіканні її з відкритої посудини при постійному напорі через отвори і насадки в атмосферу, визначається за формулою

, (7.1)

де m – коефіцієнт витрати; S – площа вихідного перерізу отвору (насадки); H – напір над центром отвору (насадки).

Дійсна швидкість витікання рідини рівна

, (7.2)

де u_теор – теоретична швидкість витікання рідини; j – коефіцієнт швидкості, який залежить від коефіцієнта опору отвору (насадки) при витіканні x

. (7.3)

Коефіцієнт витрати і швидкості пов’язані між собою співвідношенням

, (7.4)

де e = S_c/S _о – ступінь стиснення струмини (S_c – площа струмини, S _о – площа отвору або вихідного перерізу насадки).

Для більшості насадок, за умови нормального режиму витікання, S_c = S _о, і тоді e = 1, а .

Траєкторія струмини рідини, яка витікає з посудини через отвори (насадки) в боковій стінці, описується рівнянням

, (7.5)

де x і y – координати точки траєкторії струмини.

Схема установки

Установка для вивчення процесу витікання рідини через отвори і насадки (Рисунок 7.1) складається з вертикального резервуара 1 з боковим гвинтовим отвором 4, призначеним для встановлення змінних насадок 5. Вода подається з водопроводу, її витрата регулюється вентилем 3, рівень води в резервуарі 1 контролюється за допомогою п’єзометра 2.

Для вимірювання координат точок траєкторії струмини встановлена горизонтальна лінійка 6 з міліметровими поділками і рухомим повзунком 7, в якому закріплений стержень 8 з міліметровими поділками, що може переміщатися по вертикалі. Рідина через насадку 5 витікає в ванну 9 і далі, трубопроводом 10, в каналізацію. Витрата рідини через отвір (насадку) вимірюється об’ємним способом за допомогою мірної ємності на 1-2 л і секундоміра.

Хід виконання досліду

7.4.1 В отвір 4 вкручується насадка 5 і резервуар 1 заповнюється водою. Подача рідини регулюється вентилем 3 таким чином, щоб вибрана для даного режиму величина напору H була постійною.

Рисунок 7.1 Схема лабораторної установки для дослідження витікання через отвори і насадки

7.4.2 Використовуючи лінійку 6 і стержень 8 визначають координати x ₀, y ₀ точки, на виході струмини із отвору чи насадки.

7.4.3 П’єзометром 2 вимірюють напір H.

7.4.4 Вимірюють температуру води t.

7.4.5 Для встановленого напору H за допомогою лінійки 6 і стержня 8 вимірюють щонайменше три пари координат точок траєкторії струмини x_i і y_i (i – 1, 2, 3… точка траєкторії).

7.4.6 На кожному режимі два-три рази міряють об’єм V_і і час його витікання .

7.4.7 За допомогою вентиля 3 міняють подачу рідини (збільшують чи зменшують в залежності від напрямку проведення досліду) і встановлюють новий напір H. Повторяють вимірювання з пункту. 7.4.3 до - 7.4.6 для 5-6 режимів.