Изучение истечения жидкости через малые отверстия в тонкой стенке и насадке при постоянном напоре в атмосферу
Рассмотрение расходов воды при истечении из напорного резервуара. Изучение движения жидкости через малые отверстия в тонкой стенке и насадке при постоянном напоре в атмосферу. Определение траектории водяной струи, вытекающей из напорного резервуара.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.12.2014 |
| Размер файла | 101,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
Изучение истечения жидкости через малые отверстия в тонкой стенке и насадке при постоянном напоре в атмосферу
1. Цель работы
напорный резервуар жидкость траектория
1. Определить по опытным данным величины коэффициентов: оп, оп, оп, оп при истечении через малое круглое отверстие диаметром d =2 см при постоянном напоре в атмосферу и величины коэффициентов
Ноп = Ноп = Ноп для внешнего цилиндрического и конических (сходящегося и расходящегося) насадков при Н = const в атмосферу.
2. Сравнить значения коэффициентов, полученные в опытах, со справочными и подсчитать относительные отклонения.
Малым считается отверстие, высота которого не превышает 0,1 Н, где
Н - превышение свободной поверхности жидкости над центром тяжести отверстия (рис. 1).
Стенку считают тонкой, если ее толщина < (1,5…3,0) d (см. рис. 1). При выполнении этого условия величина не влияет на характер истечения жидкости из отверстия, так как вытекающая струя жидкости касается только острой кромки отверстия.
Поскольку частицы жидкости движутся к отверстию по криволинейным траекториям сил инерции струя, вытекающая из отверстия, сжимается. Благодаря действию сил инерции струя продолжает сжиматься и после выхода из отверстия. Наибольшее сжатие струи, как показывают опыты, наблюдается в сечении с-с на расстоянии примерно (0,5…1,0) d от входной кромки отверстия (см. рис.1). Это сечение называют сжатым. Степень сжатия струи в этом сечении оценивают коэффициентом сжатия :
, (1)
Среднюю скорость струи Vc в сжатом сечении с-с при р0 = рат вычисляют по формуле, полученной из уравнения Д. Бернулли, составленного для сечений I-I и с-с (см. рис.1):
, (2)
где - коэффициент скорости отверстия.
(3)
На основе использования уравнения траектории струи, вытекающей из отверстия, получено еще одно выражение для коэффициента :
(4)
В формулах (3) и (4) - коэффициент Кориолиса, - коэффициент со-противления отверстия, xi и yi - координаты произвольно взятой точки траектории струи, отсчитываемые от центра отверстия.
Поскольку напор теряется главным образом вблизи отверстия, где скорости достаточно велики, при истечении из отверстия во внимание принимают только местные потери напора.
Расход жидкости Q через отверстие равен:
(5)
где
. (6)
Здесь - коэффициент расхода отверстия, учитывающий влияние гидравлического сопротивления и сжатия струи на расход жидкости. С учетом выражения для формула (1.25) принимает вид:
(7)
Величины коэффициентов для отверстий определяют опытным путем. Установлено, что они зависят от формы отверстия и числа Рейнольдса. Однако при больших числах Рейнольдса (Re 105) указанные коэффициенты от Re не зависят и для круглых и квадратных отверстий при совершенном сжатии струи равны: = 0,62…0,64, = 0,06, = 0,97…0,98, = 0,60…0,62.
Насадкой называют патрубок длиной 2,5d ? Lн ? 5d (рис. 2), присоединенный к малому отверстию в тонкой стенке с целью изменения гидравличЕских характеристик истечения (скорости, расхода жидкости, траектории струи).
Насадки бывают цилиндрические (внешние и внутренние), конические (сходящиеся и расходящиеся) и коноидальные, т. е. очерченные по форме струи, вытекающей из отверстия.
Использование насадки любого типа вызывает увеличение расхода жидкости Q благодаря вакууму, возникающему внутри насадка в области сжатого сечения с-с (см. рис.2) и обуславливающему повышение напора истечения.
Среднюю скорость истечения жидкости из насадки V и расход Q определяют по формулам, полученным из уравнения Д. Бернулли, записываемого для сечений 1-1 (в напорном баке) и в-в (на выходе из насадка, рис. 2).
(8)
Здесь -- коэффициент скорости насадки,
н - коэффициент сопротивления насадки.
Для выходного сечения в-в коэффициент сжатия струи = 1 (насадка в этой области работает полным сечением), поэтому коэффициент расхода насадки н = н.
Расход жидкости вытекающий из насадки, вычисляется по форму, аналогичной формуле (7),
(9)
2. Описание установки
Установка (рис. 3) представляет собой напорный резервуар 1, в боковой поверхности которого имеется отверстие, куда устанавливаются насадки различных типов. В резервуар непрерывно подается вода, а постоянный уровень воды в нем во время опытов поддерживается переливной трубой.
Для определения напора истечения Н резервуар снабжен водомерной трубкой 6 со шкалой, нуль которой совмещен с центром отверстия.
Расход воды при истечении из отверстий и насадок измеряется с помощью мерного бака 2 и секундомера 8.
Координаты x и y произвольных точек траектории струи измеряются с помощью координатной сетки, нанесенной на планшет 4.
Описываемая экспериментальная установка является виртуальной, т.е. реализована соответствующей компьютерной программой. Управление работой установки осуществляется с клавиатуры через иерархическую систему меню. Для перехода по пунктам меню используются клавиши управления курсором, а для выбора отмеченного пункта - клавиша <Enter>.
4. Порядок выполнение работы и обработка опытных данных
1. Запустить программу виртуального практикума и, последовательно выбирая пункты «Прикладная гидромеханика» и «Истечение жидкости через малые отверстия и насадки», войти в меню данной лабораторной работы. Все дальнейшие операции осуществляются через пункты этого меню.
2. Выбрать пункт «Проведение эксперимента». По умолчанию устанавливается режим истечения через круглое отверстие.
3. В диалоговом окне в нижней части экрана ввести по указанию преподавателя величину напора истечения (десятичным разделителем является точка, ввод завершается клавишей <Enter>).
4. Нажатием клавиши <Q> запустить процесс истечения. При этом автоматически включается секундомер, и начинает наполняться мерный бак. Секундомер также автоматически отключается после того, как мерный бак будет наполнен.
5. После отключения секундомера записать его показания и объем жидкости в мерном баке.
6. Записать координаты xk и yk произвольно выбранной точки «k» траектории струи.
7. Для смены насадка из меню работы выбрать пункт «Указания по выполнению работы», затем «Настройка экспериментальной установки» и далее - необходимый насадок. После этого вернуться в меню работы и из него выбрать пункт «Проведение эксперимента».
8. Повторить операции в соответствии с пп. 3 - 5 для каждого из насадков (при работе с насадками измерять координату точки струи не требуется).
9. Обработать опытные данные, выполнив все вычисления, предусмотренные таблицей 1.
10. Сделать выводы по результатам работы.4
|
№ позиц. |
Наименования измеряемых и вычисляемых величин |
Ед. изм. |
Результаты измерений и вычислений |
|||||
|
Круг. отверстие |
Насадки |
|||||||
|
Внешн. цилиндр. |
Конич. сход. |
Конич. расход. |
||||||
|
1 |
Диаметры отверстия и насадков на выходе, d |
м |
2,010-2 |
2,010-2 |
2,010-2 |
2,610-2 |
||
|
2 |
Площади круглого отверстия и насадок на выходе, |
м2 |
||||||
|
3 |
Объем воды в мерном баке, W |
м3 |
||||||
|
4 |
Время наполнения, t |
с |
||||||
|
5 |
Расход воды, |
м3/с |
||||||
|
6 |
Напор истечения, H |
м |
||||||
|
7 |
Координаты произвольной точки «k» траектории струи, вытекающей из круглого отверстия |
м |
- |
- |
- |
|||
|
м |
- |
- |
- |
|||||
|
8 |
Коэффициенты расхода отверстия и насадок (по опыту) |
- |
||||||
|
9 |
Коэффициенты скорости насадок (по опыту) |
- |
- |
|||||
|
10 |
Коэффициент скорости отверстия (по опыту) |
- |
- |
- |
- |
|||
|
11 |
Коэффициент сопротивления отверстий и насадок (по опыту) |
- |
||||||
|
12 |
Коэффициент сжатия отверстия и насадок (по опыту) |
- |
||||||
|
13 |
Справочные значения коэффициентов расходы, скорости, сопротивления и сжатия для отверстия и насадок. |
- |
||||||
|
- |
||||||||
|
- |
||||||||
|
- |
||||||||
|
14 |
Относительные отклонения коэффициентов расхода, скорости, сопротивления и сжатия для отверстия и насадок |
- |
||||||
|
- |
||||||||
|
- |
||||||||
|
- |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вычисление параметров и характеристик напора при истечении через отверстие в тонкой стенке и насадке с острой входной кромкой (цилиндрической и наружной), с коническим входом, с внутренней цилиндрической, с конически сходящейся и расходящейся насадками.
задача [65,4 K], добавлен 03.06.2010Построение эпюры гидростатического давления жидкости на стенку, к которой прикреплена крышка. Расчет расхода жидкости, вытекающей через насадок из резервуара. Применение уравнения Д. Бернулли в гидродинамике. Выбор поправочного коэффициента Кориолиса.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 24.03.2012Реальное течение капельных жидкостей и газов на удалении от омываемых твердых поверхностей. Уравнение движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости. Истечение жидкости через отверстия. Геометрические характеристики карбюратора.
презентация [224,8 K], добавлен 14.10.2013Изучение механики материальной точки, твердого тела и сплошных сред. Характеристика плотности, давления, вязкости и скорости движения элементов жидкости. Закон Архимеда. Определение скорости истечения жидкости из отверстия. Деформация твердого тела.
реферат [644,2 K], добавлен 21.03.2014Потенциальная энергия жидкости. Определение теоретической скорости и теоретического расхода (идеальная жидкость). Сравнение истечения через отверстие и внешний цилиндрический насадок. Кавитация в цилиндрическом насадке. Гидравлический удар в трубопроводе.
презентация [337,3 K], добавлен 29.01.2014Физические свойства жидкости. Гидростатика и гидродинамика: движение жидкости по трубопроводам и в каналах; ее истечение через отверстия и насадки. Сельскохозяйственное водоснабжение и мелиорация. Сила давления на плоскую и криволинейную поверхности.
методичка [6,3 M], добавлен 08.04.2013Поле вектора скорости: определение. Теорема о неразрывности струн. Уравнение Бернулли. Стационарное течение несжимаемой идеальной жидкости. Полная энергия рассматриваемого объема жидкости. Истечение жидкости из отверстия.
реферат [1,8 M], добавлен 18.06.2007Механика жидкостей, физическое обоснование их главных свойств и характеристик в различных условиях, принцип движения. Уравнение Бернулли. Механизм истечения жидкости из отверстий и насадков и методика определения коэффициентов скорости истечения.
реферат [175,5 K], добавлен 19.05.2014Изучение конструктивных особенностей резервуара для хранения нефтепродуктов. Построение переходной характеристики объекта при условии мгновенного изменения величины входного потока. Определение уровня жидкости в резервуаре нефтеперекачивающей станции.
реферат [645,4 K], добавлен 20.04.2015Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих.
презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013Исследование процесса, происходящего в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Определение теплоёмкости тела при постоянном давлении и при постоянном объёме. Расчет разности между соседними отсчётами; показатель адиабаты.
лабораторная работа [58,2 K], добавлен 05.05.2015Решение уравнений, которые описывают совокупное волновое поле, создающее напряженно-деформированное состояние в окрестности кругового отверстия на безграничной тонкой упругой пластине. Основные методы применения цилиндрических функции Бесселя и Ханкеля.
курсовая работа [792,3 K], добавлен 25.11.2011Проведение исследования схемы движения воды в поверхностях нагрева. Уменьшение гидравлического сопротивления подогревателя через охлаждение греющего пара. Определение теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к воде. Тепловой расчет охладителя дренажа.
контрольная работа [262,4 K], добавлен 20.11.2021Выведение уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости - уравнения Стокса. Рассмотрение основных режимов движения жидкости в горизонтальных трубах постоянного поперечного сечения - ламинарного и турбулентного. Определение понятия профиля скорости.
презентация [1,4 M], добавлен 14.10.2013Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.
презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019Исследование изменения окружных и меридиональных напряжений по высоте цилиндрическо-конического резервуара. Определение толщины стенок конструкции. Подбор болтов, крепящих крышку резервуара. Расчет усилия в стержнях опорных ферм методом вырезания узлов.
курсовая работа [557,1 K], добавлен 12.12.2011Рассмотрение дифракции - отклонения световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий. Волновые свойства света. Принцип Гюйгенса–Френеля. Строение дифракционной решетки.
презентация [1,4 M], добавлен 04.08.2014Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Решение задач по гидростатике: определение давления жидкости на стенки резервуара при ее нагреве, расчет минимального и конечного усилий для удержания крышки. Расчёт линейного сопротивлении трубопровода. Определение рабочей точки при работе насоса.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 27.06.2010Структурная схема емкостного уровнемера. Данные наблюдений и расчетов. Определение уровня жидкости аналоговым емкостным измерителем. Определение чувствительности измерителя к изменению уровня жидкости. Оценка погрешностей измерения уровня жидкости.
лабораторная работа [482,7 K], добавлен 28.02.2012
