- •А. М. Капустин, м. В. Кокшаров, а. П. Стариков Гидравлика Омск 2007
- •1.1. Основные теоретические сведения
- •1.2. Жидкостные манометры
- •1.3. Пружинные приборы
- •Лабораторная работа 2
- •2.1. Основные теоретические сведения
- •2.2. Описание лабораторной установки
- •2.3. Порядок проведения опыта и вычислений
- •3.1. Основные теоретические сведения
- •3.2. Описание лабораторной установки
- •3.3. Порядок проведения опыта и вычислений
- •4.1. Основные теоретические сведения
- •4.2. Описание лабораторной установки
- •4.3. Порядок проведения опыта и вычислений
- •5.1. Основные теоретические сведения
- •5.2. Описание лабораторной установки
- •5.3. Порядок проведения опытов и вычислений
- •6.1. Основные теоретические сведения
- •6.2. Описание лабораторной установки
- •6.3. Порядок проведения опытов и вычислений
- •7.1. Основные теоретические сведения
- •7.2. Описание лабораторной установки
- •7.3. Порядок проведения опыта и вычислений
- •8.1. Основные теоретические сведения
- •8.2. Описание лабораторной установки
- •8.3. Порядок проведения опыта и вычислений
- •Учебное издание Капустин Александр Михайлович,
- •Редактор т. С. Паршикова
- •6 44046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
7.1. Основные теоретические сведения
При истечении из отверстия в тонкой стенке жидкость преодолевает только местное сопротивление. В результате того, что частицы жидкости вытекают из отверстия по плавным траекториям (рис. 17), площадь живого сечения струи ωс на некотором расстоянии от стенки меньше площади отверстия ωo. Отношение = с / о называется коэффициентом сжатия струи.
Теоретическая скорость истечения жидкости
, |
(29) |
где – полный напор.
Принимая скорость движения жидкости v0 в резервуаре равной нулю, получим:
. |
(30) |
Действительная скорость истечения жидкости через отверстие меньше теоретической, определяется она по формуле:
, |
(31) |
где φ – коэффициент скорости.
Коэффициент скорости представляет собой отношение действительной скорости к теоретической:
. |
(32) |
Д ля опытного определения коэффициента скорости φ необходимо зафиксировать напор H над центром отверстия, что дает возможность рассчитать vт, а также координаты х и у вытекающей струи, по которым определяют действительную скорость vд.
а
б
Вытекающая из отверстия струя имеет форму параболы (рис. 17, б), у которой координаты х и у зависят от действительной скорости истечения жидкости:
|
(33) |
Отсюда
. |
(34) |
Расход жидкости при истечении через отверстие
, |
(35) |
где εωо – площадь сжатого сечения;
– действительная скорость.
Введем в уравнение (35) коэффициент расхода μ = εφ. Тогда
|
(36) |
где – теоретический расход.
Коэффициент расхода μ является отношением действительного расхода к теоретическому:
. |
(37) |
Коэффициент сопротивления отверстия определяется по формуле:
. |
(38) |
7.2. Описание лабораторной установки
Опытная установка представляет собой металлический бак, в передней стенке которого имеется гнездо для установки шайбы с отверстием. Напор над центром отверстия измеряется пьезометром. Координата х струи измеряется мерной линейкой. Для определения координаты струи х рамка со струной устанавливается таким образом, чтобы струя разрезалась струной, и по линейке фиксируется координата х. Координата у постоянна и равна 0,217 м. Действительный расход Qд определяется мерным резервуаром объемом 1,1 л. Фиксируется время от начала заполнения емкости до момента появления воды в сигнальном отверстии. Температура воды измеряется термометром.
7.3. Порядок проведения опыта и вычислений
В гнездо бака установить диск с исследуемым отверстием (d = 7,5 мм).
Бак заполнить водой из водопровода и обеспечить постоянство напора.
Определить координату струи х.
Определить расход воды Qд.
По координатам струи рассчитать действительную скорость истечения vд.
По напору Н вычислить теоретическую скорость истечения vт.
По теоретической скорости и площади отверстия ωo рассчитать теоретический расход Qт.
Вычислить по опытным данным коэффициенты φ, μ, ε, ζ.
Рассчитать число Re в потоке.
Результаты опытов и вычислений записать в табл. 7 и сравнить с данными литературных источников [1, 3].
Опыты произвести для пяти разных режимов истечения. Для уменьшения напора воды часть ее из бака сбросить в бассейн.
Таблица 7
Результаты измерений и расчета значений коэффициентов φ, μ, ε, ζ
Показатель |
Номер опыта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Напор Н, м |
|
|
|
|
|
Координата струи х, м |
|
|
|
|
|
Координата струи у, м |
|
|
|
|
|
Действительная скорость , м/с |
|
|
|
|
|
Теоретическая скорость , м/с |
|
|
|
|
|
Коэффициент скорости |
|
|
|
|
|
Время заполнения мерного резервуара t, с |
|
|
|
|
|
Действительный расход , м3/с |
|
|
|
|
|
Теоретический расход , м3/с |
|
|
|
|
|
Коэффициент расхода |
|
|
|
|
|
Коэффициент сжатия струи |
|
|
|
|
|
Коэффициент сопротивления отверстия |
|
|
|
|
|
Температура воды T, °С |
|
|
|
|
|
Коэффициент кинематической вязкости ν, м2/с |
|
|
|
|
|
Число Рейнольдса |
|
|
|
|
|
Лабораторная работа 8
Испытание центробежного насоса
Цель работы: ознакомиться с методикой испытания центробежного насоса для построения его рабочих характеристик.