Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Цель работы





1. Экспериментально определить характерные коэффициенты при истечении жидкости через малое круглое отверстие диаметром 2 см при постоянном напоре в атмосферу и такие же коэффициенты для внешних насадков: цилиндрического и конических (сходящегося и расходящегося) в атмосферу.

2. Сравнить значения коэффициентов, полученные экспериментально, со справочными и подсчитать относительные отклонения.

Вводная часть.

Малым считается отверстие, вертикальный размер (для круглой трубы – диаметр d) которого не превышает 0,1 от его глубины h (рис. 5.1). Здесь глубина (h) ‑ превышение свободной поверхности жидкости над центром тяжести отверстия.

Стенку считают тонкой, если ее толщина d < (1,5…3,0) d (рис. 5.1). При выполнении этого условия величина d не влияет на характер истечения жидкости из отверстия, так как вытекающая струя жидкости касается только острой кромки отверстия.

Рис. 5.1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке.

Поскольку частицы жидкости движутся к отверстию по криволинейным траекториям, из-за 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. 5.1). Это сечение называют сжатым. Степень сжатия струи в этом сечении оценивают коэффициентом сжатия e:

, (5.1)

где wс и w ‑ соответственно площадь сжатого живого сечения струи и площадь отверстия.

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. 5.1):

, (5.2)

где j ‑ коэффициент скорости отверстия:

. (5.3)

На основе использования баллистического уравнения траектории струи, вытекающей из отверстия, получено еще одно выражение для коэффициента j:

. (5.4)

В формулах(5.3) и(5.4) a ‑ коэффициент Кориолиса; z ‑ коэффициент сопротивления отверстия, xi и yi ‑ координаты произвольно взятой точки траектории струи.

Поскольку напор теряется главным образом вблизи отверстия, где скорости достаточно велики, при истечении из отверстия учитывают только местные потери напора.

Расход жидкости Q через отверстие равен:

(5.5)

где

. (5.6)

Здесь m ‑ коэффициент расхода отверстия, учитывающий влияние гидравлического сопротивления и сжатия струи на расход жидкости. С учетом выражения для m формула (5.5) принимает вид:

(5.7)

Величины коэффициентов e, z, j, m для отверстий определяют опытным путем. Установлено, что они зависят от формы отверстия и числа Рейнольдса. Однако при больших числах Рейнольдса (Re ³ 105) указанные коэффициенты от Re не зависят и для круглых и квадратных отверстий при совершенном сжатии струи равны: e = 0,62…0,64; z = 0,06; j= 0,97…0,98; m = 0,60…0,62.

Насадкой называют патрубок длиной 2,5 d £ LH £ 5d (рис. 5.2), присоединенный к малому отверстию в тонкой стенке с целью изменения гидравлических характеристик истечения (скорости, расхода жидкости, траектории струи).

Рис. 5.2. Истечение воды из насадков различных типов: цилиндрические (внешние а и внутренние б), конические (сходящиеся в и расходящиеся г) и консоидальные д.

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 Q жидкости благодаря вакууму, возникающему внутри насадка в области сжатого сечения С‑С и обуславливающему повышение напора истечения.

Среднюю скорость V истечения жидкости из насадки и расход Q определяют по формулам, полученным из уравнения Д. Бернулли, записанного для сечений 1‑1 и В‑В (см. рис. 5.2).

. (5.8)

Здесь: ‑ коэффициент скорости насадки,

zН - коэффициент сопротивления насадки.

Для выходного сечения В‑В коэффициент сжатия струи e = 1 (насадка в этой области работает полным сечением), поэтому коэффициент расхода насадки mН = jН.

Расход жидкости, вытекающей из насадки, вычисляют по формуле, аналогичной (5.7):

(5.9)






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 208. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия