3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка для изучения истечения жидкости из отверстия и насадков (рис. 2) состоит из напорного бака 1, корыта 9, мерного сосуда 8 емкостью 10 л и измерительного устройства (экрана) 7.

Напорный бак оборудован запорным устройством 2 и зажимным устройством 5, служащим для закрепления насадков 6. Для поддержания постоянного уровня жидкости в напорном баке служит переливная труба 3, а для его контроля – указатель уровня 4. Переливная труба установлена таким образом, что в баке всегда должен поддерживаться уровень над осью выходного отверстия Н₀ = 1 м.

Вентиль 12 служит для заполнения и подпитки бака водой в период проведения работы. Для полного слива воды из напорного бака в корыто служит кран 11, а из корыта в канализацию – вентиль 10.

В комплект установки входит набор насадков и стаканов с отверстиями разной формы.

4. Методика проведения работы

Убедившись в том, что запорное устройство закрывает выходное отверстие напорного бака с помощью вентиля 12, производится его заполнение водой при закрытом кране 11. С помощью зажимного устройства устанавливается необходимый насадок или стакан.

Пуск установки осуществляется отводом запорного устройства от отвестия в баке с помощью маховика. Дляя уменьшения влияния помех на формирование струи, вытекающей из отвестия или насадка, запорное устройство отводится от переднней стенки бака на максимальное расстояние.

С помощью экрана 7 замеряются координаты и центров тяжести трех произвольных сечений вытекающей из бака струи. После этого под струю устанавливается мерный сосуд 8 и при помощи секундомера замеряется время его заполнения. Одновременно термометром определяется температура воды. При этом уровень воды в напорном баке должен поддерживаться постоянным с помощью вентиля 12. О неизменности уровня в баке можно судить по указателю уровня 4 или непрерывному сливу излишков поступающей в бак воды через трубу 3.

После проведения указанных замеров вращением маховика запорного устройства закрывается выходное отверстие напорного бака, производится замена насадка и проводятся аналогичные измерения.

По окончании работы открывается кран 11 и вода из напорного бака сливается в корыто.

Вентиль слива в канализацию 10 должен быть открыт в течение всей работы.

5. Техника безопасности при работе на установке

При выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать правила, изложенные в инструкции по технике безопасности в лаборатории «Гидравлика и гидравлические машины» кафедры МАХПП.

Особую осторожность следует соблюдать при замене насадков во избежание получения травм рук о шпильки крепления крышки окна напорного бака.

Запрещается производить замену насадков при незакрытом выходном отверстии напорного бака.

6. Обработка опытных данных

Для определения величины коэффициента скорости можно воспользоваться уравнением траектории струи, являющейся параболой. Совместим начало координат с центром выходного отверстия в тонкной стенке ил насадке (см. рис. 3) и будем считать, что горизонтальная составляющая скорости в любой точке на оси струи ввиду незначительного сопротивления воздуха остается равной скорости истечения из отверстия или насадка . Вертикальная составляющая скорости возникает за счет силы притяженния. Тогда путь, пройденный некоторой частицей жидкости за время , составит:

По горизонтали

, (7)

по вертикали

, (8)

где g – ускорение силы тяжести, м/с².

Решая совместно уравнения (7) и (8) относительно , получим

. (9)

Подставляя полученное выражение в уравнение (4) с учетом (2), получим формулу для определения коэффициента скорости

. (10)

Для удобства обработки опытных данных (см. рис. 3) формулу можно представить в следующем виде

, (11)

где расстояние от плоскости выходного отверстия в тонкой стенке

или насадка (оси ) до оси измерительного устройства

(экрана);

расстояние от оси отвестия в тонкой стенке (насадка) до оси

измерительного устройства.

Коэффициент расхода определяется из уравнения (6), которое можно представить в виде

, (12)

где объем мерного сосуда, м³;

время наполнения мерного сосуда, с.

Коэффициент сжатия струи определяется как частное

. (13)

Необходимые для определения результатов измерений данные приведены в таблице.

Наименование величин	Численное значение
Площади отвестий в тонкой стенке: круглого квадратного Площади отверстий в насадкаах: круглого квадратного треугольного Площадь входного отвестия конического расходящегося насадка Площадь выходного отверстия конического сходящегося насадка Угол конусности конических насадков Длина насадков Расстояние от оси до оси Расстояние от оси до оси для отверстий в тонкой стенке для насадков	0,809.10-4 м2 0,792.10-4 м2 0,809.10-4 м2 0,774.10-4 м2 0,810.10-4 м2 1,005.10-4 м2 0,809.10-4 м2 100 0,05 м 0, 02 м 0,14 м 0,08 м

7. ВЫВОДЫ

После обработки опытных данных и вычисления коэффициентов скорости , расхода и сжатия струи для различных отверстий и насадков, проводится их сравнение между собой, а также с данными, взятыми из литературных источников и делаются выводы, объясняющие расхождение результатов.