Склад лабораторної роботи. Дослідна перевірка теоретичних залежностей (6.2), (6.6) і (6.7)

Дослідна перевірка теоретичних залежностей (6.2), (6.6) і (6.7), яка проводиться по даних декількох дослідів при різних витратах води.

Дослідна установка

Установка складається з напірного резервуара, трубопроводу, на якому розмішено раптове розширення (рис. 7) від , до , і мірного резервуара для вимірювання витрати води об'ємним способом. Перед розширенням і після нього установлені п'єзометри для вимірювання п'єзометричного напору в перерізах 1-1 і 2-2. Витрата води регулюється краном.

Виконання роботи і обробка дослідів

1. Для кожного досліду краном установлюють певну витрату води, яку вимірюють за допомогою мірного резервуара і кожний раз знімають показання п'єзометрів.

2. Використовуючи відомі формули (4.8), (4.9), (4.10), обчислюють для кожного досліду витрату середню швидкість в перерізах 1-1 і 2-2, а також площу цих перерізів , і .

3. Обчислюють дослідне значення втрати напору за формулою (6.13) для кожного досліду, а також теоретичне значення втрат напору за формулою (6.2) і порівнюють їх.

4. За формулою (6.12) обчислюють дослідне значення коефіцієнта опору раптового розширення, а за формулою (6.7) - його теоретичне значення і порівнюють їх.

6.5. Контрольні запитання

1.Що являють собою місцеві опори і які їх види ви знаєте?

2. Які основні причини виникнення місцевих опорів і втрати енергії?

3. Як згідно з розрахунковим способом прийнято визначати втрати напору?

4. Від яких факторів залежить коефіцієнт місцевого опору?

5. Що собою являє коефіцієнт місцевого опору, що він показує?

6. В яких випадках коефіцієнт опору залежить від числа Рейнольдса?

7. Чому вода в п'єзометрі за раптовим розширенням піднімається вище ніж в п'єзометрі до розширення?

8. Запишіть формулу Ю.Вейсбаха і поясніть її.

9. Запишіть формулу Борда і розшифруйте її.

10. Чому втрати напору прийнято визначати відносно швидкісного напору?

11. Для яких місцевих опорів коефіцієнти опорів визначаються теоретично?

12. Поясніть об'ємний спосіб визначення витрати води при виконанні лабораторної роботи.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ВИТРАТИ, ШВИДКОСТІ, ОПОРУ, І СТИСНЕННЯ ПРИ ВИТІКАННІ РІДИНИ З МАЛОГО ОТВОРУ У ТОНКІЙ СТІНЦІ ПРИ СТАЛОМУ НАПОРІ

Загальні відомості

Основними питаннями, що потребують розв'язання при вивченні явища витікання рідини, є визначення швидкості витікання, витрати, а в окремих випадках і часу витікання деякого заданого об'єму рідини.

Але з огляду на значну складність процесу витікання рідини з отворів і насадків на даний час немає беззаперечної теорії витікання, а тому у розрахункові формули витікання рідини вводяться дослідні коефіцієнти.

При витіканні струмини з отвору на відстані від внутрішньої стінки резервуара (де - діаметр отвору) утворюється стиснений переріз з площею, меншою площі отвору. Стиснення струмини характеризується коефіцієнтом стиснення , який є відношення площі стисненого перерізу ω_с до площі отвору ω

.

(8.1)

При витіканні струмини в атмосферу з малого отвору в тонкій стінці струмина змінює форму поперечного перерізу по своїй довжині (особливо це помітно при витіканні з не круглих отворів). Таке явище називається інверсією струмини. Обумовлюється це явище в основному дією сил поверхневого натягу на криволінійних струминок, що витікають із різними умовами стиснення по периметру отвору.

Написавши рівняння Д. Бернуллі для перерізу 1-1 на рівні вільної поверхні рідини в резервуарі і для стисненого перерізу струмини С-С відносно площини порів-няння 0-0, проведеної через центр ваги отвору (рис. 9) і зробивши необхідні перство-рення, можна одержати розра-хункові формули для малого отвору в тонкій

стінці:		Рис. 9. Схема до розрахунку малого отвору у тонкій стінці
		(8.2)
і	,	(8.3)

де - середня швидкість в стисненому перерізі; - витрата;

- напір над центром ваги отвору; - прискорення сили тяжіння;

- площа отвору; - коефіцієнт швидкості;

- коефіцієнт витрати, який дорівнює добутку коефіцієнтів стиснення і швидкості, тобто:

.

(8.4)

Фізичний зміст коефіцієнта витрати і його числове значення можуть бути визначені з формули (8.3)

,

(8.5)

тобто коефіцієнт витрати виражає відношенням дійсної витрати до теоретичної.

Коефіцієнт швидкості враховує втрати напору і визначається

залежністю:

,

(8.6)

де - коефіцієнт опору.

Аналогічно може бути виявлений з виразу (8-2) фізичний зміст

коефіцієнта швидкості

,

(8.7)

тобто φ характеризує зменшення дійсної швидкості V витікання в'язкої рідини в порівнянні з теоретичною швидкістю (формула Торрічеллі) нев'язкої рідини. Визначивши таким чином φ можна із виразу (8.6) знайти і коефіцієнт :

.

(8.8)

На основі численних дослідів для малих круглих і квадратних отворів при досконалому стисненні коефіцієнти витікання мають такі значення: ε= 0,64; ς = 0,06; φ = 0,97; μ= 0,62.

Поиск по сайту: