Через отвори та насадки.

 

 

Мета роботи

 

Експериментальне визначення коефіцієнта витрати µ при витіканні рідини через отвори та насадки і порівнянні отриманих даних з табличними.

 

 

Основні розрахункові співвідношення

 

Отвори та насадки, короткі труби використовуються для пропускання певної кількості рідини і для створення струменів потрібних параметрів та якостей. Основною задачею гідравлічного розрахунку отворів (насадок) є визначення їх пропускної спроможності, тобто залежності витрати Q від діючого напору.

При витіканні рідини із малого отвору в тонкій стінці рідина в сосуді рухається до отвору з усіх сторін, тому на виході має місце викривлення траєкторій частинок, що призводить до стискування струменя (рис. 8.1).

 

 

Рис. 8.1

Максимальне стиснення спостерігається на відстані від кромки отвору. Відношення називають коефіцієнтом стиснення, де S – площа отвору, S_ст – найменша площа «живого» перерізу струменя.

Теоретична швидкість витікання рідини з отвору може бути визначена з рівняння:

 

(8.1)

 

де Δр – діючий перепад тисків;

ρ_с – густина рідини, що витікає.

 

Дійсна швидкість витікання менше теоретичної через опір при русі рідини. Відношення дійсної швидкості витікання до теоретичної називають коефіцієнтом швидкості

 

(8.2)

 

Згідно рівнянню суцільності теоретична витрата дорівнює:

 

,

(8.3)

а дійсна витрата

 

Відношення дійсної витрати до теоретичної називається коефіцієнтом витрати

 

(8.4)

 

Таким чином витрата рідини через отвір в тонкій стінці може бути визначена з виразу:

(8.5)

Витрата через насадку знаходиться за тими ж формулами.

Коефіцієнт витрати µ може бути визначений за відомими величинами Q, Δp, S із співвідношення:

 

(8.6)

 

Схема лабораторної установки

 

Рис. 8.2

Лабораторна установка (рис. 8.2) складається з циліндричної посудини 1 з двома торцевими кришками 2. В нижню кришку вкручений штуцер для підключення U – подібного манометра 3 з водяним наповненням та нагнітальний трубопровід з витратно-вимірною шайбою 4 для визначення витрати повітря. Конструкція верхньої кришки дозволяє встановити на ній будь-який тип досліджуваних насадок чи отворів.

U – подібний дифманометр 3 служить для визначення діючого перепаду тисків Δр. Повітря нагнітається в установку повітродувкою пилососа.

 

 

Порядок виконання роботи.

 

1. Встановлюють досліджуваний отвір (насадку);

2. Вмикають повітродувку. Витримують інтервал часу 1 – 2 хв., під час якого в системі створюється усталений рух повітря. Усталений рух характеризується стабільними показами дифманометра 3;

3. Знімають покази Δh_ш по дифманометру 5 витратно-вимірної шайби;

4. Знімають показання Δh по дифманометру 3;

5. Вимірюють температуру повітря нагнітання та барометричний тиск;

6. Змінюючи швидкість повітродувки за допомогою автотрансформатора, встановлюють нові витрати та повторюють заміри аналогічно описаному вище.

 

 

Обробка результатів спостережень

 

1. За виміряною температурою і барометричним тиском вираховують значення ρ_с:

;

 

2. За виміряним перепадом Δh_ш дифманометра мірної шайби, користуючись тарувальною кривою чи формулою, визначають витрату Q;

3. За відомим діаметром визначають площу живого перерізу (для конічного отвору, отвору, що звужується та отвору, що розширюється – площу вихідного перерізу);

4. Значення коефіцієнта витрати визначають за формулою (8.6) у вигляді:

 

де Q – витрата рідини через отвір;

S – площа перерізу досліджуваного отвору;

– густина рідини, яка наповнює манометр;

– густина рідини, що витікає;

– діючий перепад тисків

 

5. Для кожного досліду визначають число Рейнольдса , де і будують залежність µ от Re;

 

6. Порівнюють дослідні значення µ_{досліду} з табличними µ_табл та здійснюють аналіз отриманих результатів.

 

Результати отриманих вимірювань та розрахунків записати до таблиці 1. Оформити звіт по роботі.

Таблиця 1

Тип отвору	Q		d		µдосліду	µтабл	v	Re
–	дм3/хв	мм	мм	кг/м3	–	–	м/с	–

 

Контрольні питання

 

1. Від чого залежить коефіцієнт витрати при витіканні через отвори в тонкій стінці?

2. Від чого залежить коефіцієнт витрати при витіканні через насадки?

3. Який вид має формула для визначення коефіцієнту витрати через отвір чи насадок?

4. Що називається насадком?

5. Як вирахувати коефіцієнт швидкості при витікання рідини через отвір у тонкій стінці?

6. Яким чином можливо виміряти вакуум в насадку?

7. Яким чином підтримується усталений рух в дослідах с насадком?

8. Як розраховується коефіцієнт витрати в насадку?

9. Як змінюється витрата, якщо до отвору у тонкій стінці приставити циліндричний насадок того ж діаметру?

 

 

Список літератури

 

1. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б, и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: машиностроение, 1982, 424с.

2. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика. Учебное пособие для теплотехнических специальностей вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 384с.

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 1960.

4. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. – М.: Машиностроение,1976, 502с.

5. Самойлович Г.С. Гидрогазодинамика, – М.: Машиностроение, 1990.

6. Ярхо А.А., Счастний Е.Е., Лялюк В.М. Гидрогазодинамика, - Х.: УкрГАЖТ, 2007. - 236 с.