Работа 3. Изучение водослива практического профиля
Цель работы. Изучение картины протекания воды через водослив практического профиля, экспериментальное определение коэффициента расхода и сравнение его со справочным.
3.1. Общие сведения
Водосливы, отличные от водосливов с тонкой стенкой и с широким порогом, называются водосливами практического профиля. Толщина их стенки обычно лежит в пределах δ=(0.5…2 )Н.
Водосливы практического профиля могут быть с полигональным (прямоугольным, трапецеидальным) и криволинейным (безвакуумные, вакуумные) очертаниями. Водосливы полигонального очертания применяются как водопропускные сооружения при малых расходах воды и как гасители энергии. Водосливы криволинейного очертания служат водосливными плотинами в гидроузлах.
Безвакуумные водосливы (рис. 3.1) имеют вертикальную (верховую) напорную грань, а сливная (низовая) грань очерчена по форме нижней поверхности струи, переливающейся через неподтопленный водослив с тонкой стенкой. Очертание такого водослива строится по опытным данным Кригера – Офицерова и обеспечивает его плавное обтекание и атмосферное давление под струёй. Коэффициент расхода такого водослива m=0.48…0.51, что существенно больше, чем для водослива с тонкой стенкой и с широким порогом.
Если сливная поверхность срезана (на рис. 3.1 показана пунктиром), то под струёй устанавливается давление ниже атмосферного, а водослив называется вакуумным и коэффициент расхода увеличивается до m=0.54…0.57.
Условия подтопления водосливов практического профиля те же, что и для водосливов с тонкой стенкой.
Vo2/(2g)
Vo
Рис. 3.1. Водослив практического профиля
3.2. Порядок выполнения работы
Работа выполняется на устройстве № 6 (изображение б рисунка введения).
1. Установить устройство на стол так, чтобы водосливы практического профиля находились вверху (изображение б рисунка введения) и подождать, пока вся жидкость перетечёт в нижний бак.
2. Перевернуть устройство в вертикальной плоскости.
3. Наблюдать картину течения воды через водосливы практического профиля с криволинейным 12 и с полигональным 13 очертаниями, а также процесс гашения кинетической энергии водосливом 13, играющим роль водобойной стенки.
4. Повторить действия по п. п. 1,2 и замерить геометрический напор Н (см. рис. 3.1) и время t изменения уровня в баке со шкалой на произвольно выбранную величину S.
5. Замерить высоту водослива P; размеры сечения бака А, Б и ширина водослива b указаны на корпусе устройства.
6. Результаты измерений занести в табл. 3.1, сделать вычисления и сравнить опытное и справочное значения коэффициентов расхода.
Таблица 3.1
№ п/п |
Наименование величин |
Обозначение, формулы |
Значения величин |
1 |
Высота водослива, см |
Р |
|
2 |
Геометрический напор, см |
Н |
|
3 |
Изменение уровня воды в баке, см |
S |
|
4 |
Время наблюдения за уровнем, с |
t |
|
5 |
Расход воды, см3/с |
Q=ABS/t |
|
6 |
Скорость потока до водослива, см/с |
V=Q/(B(H+P)) |
|
7 |
Полный напор, см |
|
|
8 |
Коэффициент расхода опытный |
|
|
9 |
Коэффициент расхода справочный |
m* |
|
Примечание. Размеры сечения бака А = … см, В = … см; ширина водослива b = … см; коэффициент Кориолиса α = 1.1; ускорение свободного падения g = 981 см/с2.