Лабораторная работа № 8 истечение из отверстий и насадков при переменном напоре

1. Сущность и цель работы

Истечение жидкости через отверстие или насадок при отсутствии притока в резервуар приводит к понижению уровня жидкости в нем, то есть к изменению геометрического напора над отверстием, а, следовательно, к изменению скорости истечения и расходаот времени. Движение с переменными характеристиками потока во времени называется неустановившимся движением.

Время, в течение которого уровень жидкости в вертикальном цилиндрическом резервуаре понизится на величину , может быть найдено из выражения

, (1)

где – площадь сечения резервуара в плане;

– площадь отверстия;

– коэффициент расхода (отверстия или насадка).

В частном случае при полном опорожнении резервуара , тогда

. (2)

Умножая числитель и знаменатель правой части выражения (2) на , получим

. (3)

Тогда

, и, (4)

где – начальный объем жидкости в резервуаре;

–расход истечения при .

Поскольку – время истечения объема при расходе с постоянным напором , то формулу (3) с учетом (4) можно представить в виде

. (5)

Отсюда следует, что время t полного опорожнения резервуара при переменном напоре в 2 раза больше времени t^* истечения такого же объема жидкости при постоянном напоре .

Целью настоящей работы является:

1. Определение времени изменения напора от Н₁ до Н₂ при отсутствии притока в резервуар опытным путем и по расчетной формуле (1) и сравнение полученных результатов.

2. Определение времени t полного опорожнения резервуара опытным путем и по расчетной формуле (2) при , а также проверка условия (5).

2. Описание установки

Описание установки см. в предыдущей работе. Следует иметь в виду, что размеры резервуара в плане равны 0,3м × 0,3м=.

3. Порядок выполнения работы

1. Открыть вентиль К₁ и резервуар наполняется до уровня .

2. Вентили К₂ и К₃ закрыты. Лоток ставится в такое положение, чтобы вода стекала в сливной отсек бака 9.

3. Закрыть вентиль К₁ и открыть клапан 5. Напор начинает уменьшаться.

4. Измерить секундомером время t_оп изменения напора от ₁ до ₂.

5. Закрыть клапан 5, открыть вентиль К₁ и наполнить резервуар до уровня ₀.

6. Закрыть вентиль К₁, открыть клапан 5.

7 Измерить время t_оп изменения напора от ₁ до полного опорожнения ₂=0, объем вытекающей воды при этом

.

8. Определить расчетное время изменения напора от ₁ до ₂=0 (неустановившееся движение) по формуле (2).

9. Аналогично тому, как было сделано в предыдущей работе, установить в резервуаре постоянный напор ₁=const, равный значению ₁ в п.7.

10. Измерить время истечения объема в мерный бак при постоянном напоре ₁=const (установившееся движение).

11. Рассчитать время истечения объема при постоянном напоре ₁=const (установившееся режим):

. (6)

12. Определить, во сколько раз время истечения при неустановившемся движении () больше времени истечения при установившемся движении () одного и того же объема :

.

13. Определить относительные погрешности , сравнивая результаты определения времени в экспериментес соответствующими вычислениями по расчетным формулам .

14. Результаты занести в табл. 11.

Таблица 11

Тип отверстия или насадка	№ опыта	Н0	Н1	Н2	tоп	tрасч	t*оп	t*расч	t	Nоп	Nрасч
		м	м	м	с	с	c	c	%	с	с