III . Оп исание лабораторной установки

Вода из напорного бака I (рис, 10) поступает в водомер 15. С помощью крана 16 регулируется расход Q _g, поступающий в нижний резервуар 8. В широкой и узкой части водомера включены пьезометры 20, с помощью которых определяется величина . Мерная емкость 4 служит для определения действительного расхода Q _g.

 

IV. Контрольные вопросы

1.Для каких целей служит водомер Вентури?

2. Каков принцип действия водомера Вентури?

3. Какие уравнения лежат в основе расчета теоретического расхода Q _т?   

4. Учитываются ли потери энергии при определении теоретического расхода Q _т?

5. Что называется коэффициентом расхода водомера?

6.Какова методика определения действительного расхода Q _g?

7. Как изменятся скорость и давление при переходе от широкой и узкой части водомера?

8. Как влияет наклон водомера на показания пьезометров?

9. Для каких целей уровень воды в напорном баке поддерживается постоянным?

10. От каких факторов зависит постоянная К водомера?

 

Рис. 10

 

V. Литература

1. Богомолов А.И., Михайлов КА. Гидравлика. - М.: Стройиздат, 1974.

2. Альтшуль А.А., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. -М.: Стройиздат, 1975.

 

 

РАБОТА № 5

Исследование опорожнения сосуда непризматической формы

I. Вводная часть

При решении различных гидравлических задач истечения жидкости из резервуаров возникает необходимость определить время, за которое уровень жидкости изменится на заданную величину, либо вытечет какой-то объем жидкости.

Если в сосуд поступает жидкость с расходом Q _о, а вытекает из него с расходом Q, то при Q _о   Q в сосуде происходит непрерывное изменение напора h? Что представляет собой пример неустановившегося движения.

Для малого отрезка времени dt уравнение неразрывности жидкости имеет вид (рис.11)

Q_od t – Qdt = dh,

где  - площадь свободной поверхности жидкости в сосуде.

Непризматическим называется сосуд, у которого площадь свободной поверхности W меняется в зависимости от изменения напора h. Иначе он призматический.

 

Рис. 11

 

Следует заметить, что в общем случае Q, Q _о и W является функциями времени t.

Теоретический расход Q _т  в момент t можно определить зависимостью

Q _т = S ,

где S - площадь отверстия, h - напор над центром отверстия в момент времени t.

Отношение действительного расхода Q к теоретическому Q _т называется коэффициентом расхода сливного отверстия

,

тогда

(Q _o - dt = W dh,

или (Q_o - S dt = W dh,

После интегрирования получим

t = .

Зная законы изменения площади зеркала воды W(h), коэффициента расхода (h), поступления жидкости, можно определить время, в течение которого напор жидкости изменится от h ₁ до h ₂.

В частном случае, когда поступление жидкости в сосуд отсутствует    Q _o = 0, время опорожнения определяется по формуле

t _on = - .                         (*)

Для сосуда призматической формы W=const время опорожнения

t _on = - .

Аналитическое решение интеграла правой части выражение (*) затруднительно. Предлагается воспользоваться, одной из формул численного интегрирования (формула прямоугольника, трапеции, параболы):

,

,

),

f _i = ,

где n - число интервалов на которые делится отрезок (h ₂ - h ₁); h ₂, h ₁-напоры соответствующие начальному и конечному уровню опорожнения; f - значение подынтегральной функции в соответствующих узлах участка интегрирования.

На каждой лабораторной установке имеется таблица значений напоров h _i и соответствующих величин площади зеркала воды W _i.

 

II. Цель работы

Опытным путем определить зависимость (h), и построить её график. Определить время опорожнения непризматического резервуара при Q ₀ = 0 опытным путем, и сравнить его со значением, полученным по формуле (*).