Общие сведения. Определение коэффициентов расхода при истечении жидкости через отверстие и насадки: Методические указания к лабораторной работе/ КурскСоставитель Ю.П. Чиков УДК 532 (075.8)
Определение коэффициентов расхода при истечении жидкости через отверстие и насадки: Методические указания к лабораторной работе/ Курск. гос. техн. ун-т; Сост. Ю.П. Чиков. Курск, 2001. 8 с.
Излагаются методические рекомендации по выполнению лабораторной работы «Определение коэффициентов расхода при истечении жидкости через отверстие и насадки».
Предназначены для студентов, обучающихся по специальностям 120100, 120200, 120500, 150200, 170600, 290300, 290700, 290800, 330200.
Табл. 2. Ил. 3. Библиогр.: 2 назв. Рецензент канд. техн. наук, доц. Кафедры ТГВ и ОВБ В.А. Битюков
Редактор Е.А. Припачкина
ЛР №020280 от 9.12.96. ПЛД №50-25 от 1.04.97. Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Печать офсетная. Усл.-печ. л. 0, Уч.-изд. л. 0, Тираж 50 экз. Заказ. Бесплатно. Курский государственный технический университет. Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного технического университета. Адрес университета и подразделения оперативной полиграфии: 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.
Цель работы заключается в определении коэффициентов расхода при истечении жидкости из насадков с использованием гидравлического стенда ГС-3, уяснении сущности изучаемого процесса, выработке навыков экспериментальных исследований и углублении знаний у студентов. Общие сведения Истечение жидкостей из отверстий и насадков используется в разнообразных технических устройствах, установках, агрегатах гидро и пневмосистем и является одной из классических задач механики жидкости и газа. Отверстие в тонкой стенке, размеры которого менее одной десятой напора, считается малым. При истечении жидкости из малого отверстия в тонкой стенке происходит сжатие струи, вызванное изменением направления потока от радиального вдоль стенок резервуара к осевому. Коэффициент сжатия e - отношение площади сжатого сечения струи к площади отверстия e = ωс/ωо = dc2/do2 Истечение жидкости сопровождается торможением потока в районе отверстия, поэтому вводится коэффициент скорости φ = 1/(√ 1+ξ), где ξ; - коэффициент сопротивления отверстия. Скорость истечения определяется по формуле υc = φ√ 2gH =φ√2(Δp/ρ) Здесь Н – гидродинамический напор, которому соответствует перепад давления Dр, а r - плотность жидкости. Расход жидкости через отверстие можно рассчитать по уравнению неразрывности. Q = υc·ωc = ε·ωo·φ·√2(Δp/ρ) = µ·ωo·√2∙(∆p/ρ), где m - коэффициент расхода. Отсюда следует, что μ = Q/[ωo√2(Δp/ρ)]. Коэффициенты e, j, m при истечении жидкости из отверстия зависят от числа Рейнольдса, (рис. 1). Re = [√2·(Δр/ρ)·do]·ν;
Для числа Re>;105 и жидкостей с малым значением коэффициента кинематической вязкости n осредненные значения коэффициентов равны: e = 0,64, j = 0,97, m = 0,62, ξ = 0,065. Насадок – короткий участок трубы, обычно с длиной ℓ;=2¸4 dо, присоединяемый к отверстию в стенке. Наибольшее распространение получили внешние насадки: цилиндрические (рис.2,а), конические: сходящиеся (рис.2,б) и расходящиеся (рис.2,в), коноидальные (рис.2,г). Внешний цилиндрический насадок Для истечения из внешнего насадка характерны два режима. І режим. Поперечное сечение струи сначала сужается до сечения с–с, как при истечении из отверстия, а затем возрастает, что соответствует величине e =1. В выходном сечении поэтому m = j×e = j. Давление в сечении с-с оказывается меньше атмосферного (вакуум), по сравнению с истечением из отверстия скорость истечения из насадка вследствие большего коэффициента сопротивления уменьшается, а коэффициент расхода m становится больше. При увеличении Dр величина разрежения продолжает возрастать (давление рс может уменьшаться до давления насыщенных паров). Выделение паро-воздушных пузырьков ускоряет прорыв воздуха с атмосферным давлением внутрь насадка. II режим. Струя отрывается от стенок насадка и истечение из него становится похожим на истечение жидкости из отверстия: скорость истечения увеличивается, так как увеличивается перепад давления, а коэффициент расхода уменьшается. Конический сходящийся насадок Коэффициенты j и m зависят от угла конусности a и длины ℓ;. Наибольший коэффициент mmax = 0,945, коэффициент скорости j = 0,960, e = 0,985 для угла a» 13О, (рис. 3). Конический расходящийся насадок Давление по мере продвижения потока к выходному сечению нарастает. Выходное сечение заполнено струёй при относительно небольших значениях Dр и a < 15О. Для насадка a = 6О и ℓ; = 8 d1 (без скругления на входе) m = j =0,46. Скругление на входе позволяет повысить значение коэффициента расхода до величины m = 0,71. Коноидальный насадок b = 0,875 d D = 1,7 d R = 1,54 d Выполняется по форме струи, вытекающей из отверстия, поэтому потери энергии минимальны: m = 0,98, e = 1, ξ = 0,04.
|
