6.7. Вопросы для защиты работы

1. Какие виды потерь напора вы знаете?

2. Что является причиной местных потерь напора?

3. Привести формулу для вычисления местных потерь напора.

Защита работы проводится в виде собеседования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Определения коэффициентов истечения для отверстия и

насадков

7.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ

Определить по опытным данным коэффициент скорости, расхода, сжатия при истечении из круглого отверстия в тонкой стенке и насадков. Сравнить значения полученных коэффициентов со справочными данными.

7.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Малыми отверстиями называются такие, при истечении через которые скорость движения жидкости во всех точках живого сечения струи и плоскости отверстия можно считать практически одинаковой, отверстие считается малым, если его d  0,1 Н (где d – диаметр отверстия, Н - напор над центром тяжести отверстия), или а  0,1 Н для квадратного отверстия (где а – сторона квадрата).

Насадком называется короткая труба L = (35)d, геометрически присоединенная к отверстию в тонкой стенке. Наиболее распространенными в практике являются: цилиндрические, конические и коноидальные. Цилиндрические разделяются на внешние (насадок Вентури) и внутренние (насадок Борда); конические насадки могут быть сходящимися и расходящимися.

При истечении жидкости из резервуара через отверстия и насадки потенциальная анергия жидкости преобразуется в кинетическую энергию струи, частично расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений.

Струя, вытекающая из отверстия, сжимается, и на некотором расстоянии от него сечение струи минимальное. Это сечение называется сжатым сечением _С. Отношение площади сжатого сечения к площади отверстия ₀ называется коэффициентом сжатия =_С/₀.

Сжатие струи вызвано инерцией частиц жидкости, подходящих к отверстию из резервуара по различным направлениям, в том числе по радиальным или близким к ним.

При истечении из насадков струя тоже сжимается, но это сжатие происходит внутри насадка, а на выходе из насадка струя заполняет все его сечение, то есть коэффициент сжатия 1.

Для определения скорости при истечении жидкости через незатопленное отверстие в тонкой стенке используется уравнение Бернулли, написанное для двух сечений. Одно выбирается на свободной поверхности жидкости, другое в сжатом сечении струи, относительно плоскости сравнения, проходящей через центр тяжести отверстия.

где Н₀ - геометрический напор;

Р₀, Р_С - давление на свободной поверхности жидкости в резервуаре и давление среды, в которую происходит истечение;

V - скорость в сжатом сечении;

 - коэффициент сопротивления входа.

Из уравнения найдем скорость жидкости:

где - действующий напор.

Величину называют коэффициентом скорости и обозначают .

Тогда можно записать , то есть коэффициент скорости представляет собой отношение действительной скорости истечения V к скорости истечения идеальной жидкости . Для насадка коэффициент скорости равен:

где _вр – коэффициент внезапного расширения от сжатого сечения до полного сечения насадка;

 – коэффициент гидравлического трения;

L – длина насадка;

d – его диаметр.

Произведение коэффициентов сжатия и скорости называют коэффициентом расхода =. Он определяется выражением:

то есть коэффициент расхода представляет собой отношение действительного расхода Q к расходу идеальной жидкости:

Отсюда можно видеть, что <1. Величина  зависит главным образом от степени сжатия струи (значение коэффициента  близко к единице), которая в свою очередь зависит от расположения отверстия относительно боковых стенок и дна сосуда. В зависимости от удаления отверстия от боковых стенок и дна сосуда различают типы сжатия струи: совершенное, несовершенное, полное, неполное. Наибольшее по величине сжатие струи получается в случае совершенного сжатия, когда отверстие расположено достаточно далеко от боковых стенок, дна сосуда.

Расход через отверстие или насадок определяется по формуле: