Порядок виконання роботи.

Перші чотири пункти виконання роботи аналогічні початковій частині роботи № 2.

1. По величині температури води визначити коефіцієнт кінематичної в'язкості води.

2. Заміряти час наповнення мірного бака 9 на задану висоту.

Об'ємна витрата рівна

(3.3)

3. Середня швидкість течії води у вузькій частині трубопроводу

, (3.4)

де d=0,0105 м - внутрішній діаметр трубопроводу.

4. Число Рейнольдса

, (3.5)

Рис 3.1. Схема виникнення втрат напору при раптовому розширенні потоку

5. Середня швидкість потоку після раптового розширення

, (3.6)

де d7 = 0,021 м - внутрішній діаметр розширеної частини трубопроводу.

6. Втрата напору по теоретичній формулі Борда , формула (3.2).

7. Різниця показань п'єзометрів

h = h4 – h7. (3.7)

8. Дослідне значення втрат напору

(3.8)

9. Відсоток відхилення

(3.9)

Таблиця 3.1.

Найменування величин	Номер досЛіду
	1		2	3
Різниця рівнів в мірному баку, Δh, м
Час заповнення, τ, с
Витрата води, Qv, м3/с
Середні швидкості, V4, м/с, V7, м/с
Число Рейнольдса, Re
Втрата напору теорет. hт, м
Різниця показань п'єзометрів, h4-h7, м
Втрата напору (дослідне значення) hд, м
9.Коефіцієнт опору, теоретичний, ξ теор
10. Коефіцієнт опору, дослідний, ξ д
11.Різниця значень втрат натиску, %
12.Різниця значень коефіцієнтів опору, %

10. Коефіцієнт опору теоретичний

(3.10)

11. Коефіцієнт опору дослідний

(3.11)

12. Відсоток відхилення коефіцієнта опору

(3.12)

Дані дослідів і розрахунків занесемо в таблицю 3.1.

Контрольні питання.

1. Види місцевих опорів.

2. Залежність коефіцієнтів опору від режиму течії рідини.

3. Рівняння Бернуллі для реальної рідини. Взаємозв'язок формули Борда і рівняння Бернуллі.

Лабораторна робота № 4

Тема : Вивчення витікання рідини через отвори і насадки

Мета роботи: Експериментальне визначення коефіцієнтів швидкості і витрати при витіканні води через отвори в тонкій стінці і через насадки: короткий циліндровий і з округлою вхідною кромкою.

У даній лабораторній роботі досліджується процес утворення вільних струменів рідини, їх швидкісні і витратні характеристики. З метою виявлення найзагальніших закономірностей накладаються наступні обмеження:

1 Площа отвору набагато менше площі стінки

.

2 Швидкості руху частинок рідини у верхній і нижній частині отвору приблизно однакові. Ця умова виконується, якщо:

,

де Н — напор рідини, м;

d — діаметр отвору, м.

Схема витікання рідини з місткості через малий круглий отвір у вертикальній тонкій стінці зображена на рис 4 1.

При виході рідини з отвору походить різка зміна напряму і швидкості руху частинок рідини. До самого отвору частинки підходять з різних сторін по криво лінійних траєкторіях. При вильоті струменя під дією сил інерції продовжується переміщення частинок перпендикулярно осі отвору, що приводить до стиснення струменя. На відстані завершується нерівномірна течія і починаючи з перетину 2—2 спостерігається течія, що плавно змінюється.

Ступінь стиснення враховується величиною коефіцієнта стиснення

, (4.1)

де Sстр, Sотв — площа перетину струменя і отвору, відповідно

Швидкість струменя рідини в стислому перетині з рівняння Бернуллі, складеного для перетинів 1 — 1 і 2—2:

, (4.2)

де Н - натиск рідини перед отвором, м,

g = 9,81 м/с² - прискорення вільного падіння;

коефіцієнт швидкості, (4.3)

де d2 - коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу швидкостей,

ξ - коефіцієнт місцевих опорів при витіканні через отвір з гострими кромками;

Тоді, витрата рідини в струмені буде рівна:

, (4.4)

де μ = ξφ - коефіцієнт витрати

Лабораторна роботи виконується на установці ГД-7, схема якої зображена на малюнку 4.2. Установка складається з місткості для води 1, на якій кріпляться напірний бак 4, погружной насос 2, вимірювальні місткості 8, із зливними вентилями 9. В ході виконання дослідів завдань рівень в ти в напірному баку 4 встановлюється за допомогою вентиля 3, встановленого на лінії нагнітання насоса 2. Досягши найбільшого рівня Н надлишок води зливається через переливний патрубок 5 знову в бак 1. У нижній частині бака 4 укручуються змінні патрубки 6 — моделі отвору, в тонкій стінці короткого циліндрового насадка, коноїдального насадка.

Для вимірювання витрати струменя прийнятий об'ємний метод. Кількість води вимірюється трьох секційним мірним бачком. Різні секції задіюються при різній швидкості закінчення (при різних натисках води).

Визначення швидкості закінчення проводиться за допомогою одного з точних методів — вимірюванням траєкторії польоту струменя. Для цього служить кронштейн з тим, що висувається лінійками 7, за допомогою яких вимірюється вертикальна координата У (до осі струменя). Відстань між лінійками l = 0,12 м.

Рівняння траєкторії знаходиться з рівнянь двох незалежних рухів частинок води — в горизонтальному і вертикальному напрямах:

, (4.4)

Виключаючи параметр t (час) знаходимо швидкість витікання струменя, а потім, порівнюючи її з величиною швидкості ідеальної рідини, знаходимо коефіцієнт швидкості

, (4. 5)

Н — натиск води перед отвором;

х, у — відповідно горизонтальна і вертикальна координати осі струменя.

Значення коефіцієнтів швидкості, витрати і стиснення струменя з літературних джерел приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Найменування насадка	φ	ε	μ
1. Отвір з гострою кромкою	0,97	0,64	0,62
2. Зовнішній циліндрический насадок	0,82	1,00	0,82
3. Коноїдальний насадок	0,98	1,00	0,98