Отчет по лабораторной работе 6 а Истечение жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре

• Название: Отчет по лабораторной работе 6 а Истечение жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре
• Дата: 01.06.2021
• Размер: 0.89 Mb.
• Имя файла: Gidravlika_6a.docx
• Тип: Отчет; #212864

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт Строительства и Архитектуры

Кафедра гидравлики

Отчет

по лабораторной работе № 6 а

«Истечение жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре»

Студент(ка): Яблокова Ксения Дмитриевна

Группа: СТ-290009

Дата: 31.05.2021

Екатеринбург, 2021

Описание лабораторной установки

Схема установки приведена на рис. 1. Истечение жидкости происходит через квадратное 5 и круглое 4 отверстия, а также через цилиндрический насадок 6, расположенные на стенке бака 1.

Вода заливается в бак через вентиль 3 до уровня свободного перелива, что обеспечивает постоянный напор над отверстием и насадком Н = 0,62 м. Координата струи х измеряется с помощью подвижного устройства, установленного на горизонтальной линейке. Координата y- расстояние между горизонтальной осью отверстия или насадка и осью струи - в данной работе является величиной постоянной y= 0,525 м (рис.2).

Для определения вакуума внутри насадка используется жидкостный U-образный вакуумметр, заполненный четыреххлористым углеродом с плотностью _CCl4 =1595 кг/м³.



Рис. 1. Схема установки:
1 – бак; 2 – жидкостный U-образный вакуумметр; 3 – вентиль; 4 – круглое отверстие; 5 – квадратное отверстие; 6 – насадок; 7 – зажим; 8 – емкость с подкрашенной жидкостью; 9 - пьезометр



Рис. 2. Схема определения координат

Цель работы

1. 
   Произвести наблюдение за особенностями истечения жидкости через круглое отверстие с острой кромкой и внешний цилиндрический насадок, а также за инверсией струи в квадратном отверстии.
   
2. 
   Определить опытное значение коэффициентов скорости, расхода и гидравлического сопротивления для отверстия и насадка при понижающемся напоре.
   
3. 
   Провести анализ полученных значений.
   

Порядок выполнения работы

1. 
   Открыть вентиль 3 и заполнить бак 1 до начала перелива, то есть установления постоянного уровня H.
   
2. 
   Провести наблюдения истечения жидкости через квадратное отверстие. Закрыть квадратное отверстие.
   
3. 
   Открыть клапаны на круглом отверстии и насадке, измерить координаты X, установив координатное устройство по возможности в центр струи. (Примечание: из измеренного значения координаты струи, вытекающей через насадок, вычесть длину насадка l_H= 8 см).
   
4. 
   Закрыть вентиль 3, наблюдать за падением напора в баке, делать замеры координаты X и времени t для отверстия и насадка через каждый установленный интервал ∆h = 0,02 м. Измерять с помощью вакуумметра разряжение на входе в насадок h_CCl4.
   
5. 
   Закрыть клапаны отверстия и насадка.
   
6. 
   Заполнить таблицу результатов измерений (табл.1).
   

Таблица 1

Результаты измерения

№ заме-ра п/п	Величина изменения напора истечения, ∆h, м	Величина напора истечения H, м	Координата Хо для отверстия, м	Координата Хн для насадка, м (с учетом вычета длины насадка 0,08 м)	Время для отверстия tо, с	Время для насадка tн, с	Вакуум в насадке h, мм СCl4
1	0,00	0,62	1,04	0,81	32	20	0,235
2	0,02	0,60	1,03	0,79	31	20	0,235
3	0,04	0,58	1,01	0,78	30	20	0,235
4	0,06	0,56	0,99	0,76	26	19	0,235
5	0,08	0,54	0,98	0,75	27	20	0,235
6	0,10	0,52	0,95	0,73	26	23	0,235
7	0,12	0,50	0,94	0,72	26	22	0,235
8	0,14	0,48	0,92	0,70	27	24	0,235
9	0,16	0,46	0,90	0,68	30	24	0,235
10	0,18	0,44	0,88	0,67	33	25	0,235
11	0,20	0,42	0,85	0,65	30	25	0,235
12	0,22	0,40	0,83	0,64	32	26	0,235
13	0,24	0,38	0,81	0,62	31	25	0,235
14	0,26	0,36	0,79	0,60	35	28	0,235
15	0,28	0,34	0,76	0,58	35	28	0,235
16	0,30	0,32	0,73	0,56	34	29	0,235
17	0,32	0,30	0,71	0,54	39	30	0,235
18	0,34	0,28	0,69	0,52	39	28	0,235
19	0,36	0,26	0,66	0,50	39	30	0,235
20	0,38	0,24	0,62	0,47	47	37	0,235

Обработка результатов измерений

1. 
   Рассчитать площадь сечения.
   

2. 
   Определить значения коэффициентов скорости, расхода, сопротивления по формулам (3.1), (3.2) и (3.3) соответственно, используя данные таблицы 2:
   

Тогда значения коэффициентов для круглого отверстия и насадка при
Н = 0,62 м равны :

Отверстие	0,91	0,53	0,20
Насадок	0,71	0,71	0,98

3. 
   Рассчитать скорости и расходы через круглое отверстие и насадок по формулам:
   

Отверстие
Насадок

4. 
   Определить степень сжатия струи внутри насадка по формуле, используя данные табл. 2:
   

=0,574

Вычислить относительную погрешность измерения коэффициента скорости по формуле (3.7):

5. 
   Вычислить значения числа Рейнольдса и режим течения жидкости по формуле:
   

Тогда

1. 
   
   
2. 
   
   

6. 
   Результаты обработки измерений для всех замеренных Н записать в итоговую таблицу 3.
   
7. 
   По данным результатов измерений строим графики зависимости μ , φ (Re) и V, Q (H). Данные графики приведены на рисунках 5-8.
   
8. 
   Сделать вывод.
   

Таблица 2

Значения некоторых величин, используемых для расчета

Величины	Размерность	Отверстие	Насадок
Диаметр, d	м	0,02	0,02
Площадь, ω	м2	0,000314	0,000314
Координата, y	м	0,525	0,525
Коэффициент сжатия струи на выходе из отверстия и насадка, ε		0,64	1
Коэффициент кинематической вязкости, ν		1,3494	1,3494
Плотность четыреххлористого углерода, ρССl4	кг/м3	1595	1595
Плотность воды, ρH2O	кг/м3	1000	1000
Коэффициент сопротивления входа, ζвх		-	0,05
Абсолютная погрешность измерения координаты, ∆х	м	0,005	0,005
Абсолютная погрешность измерения координаты, ∆у	м	0,001	0,001
Абсолютная погрешность измерения напора, ∆Н	м	0,005	0,005

№ п/п	Н, м	φo	φн	μо	Итоговая таблица результатов расчета μн	ζo	ζн	Vо, м/с	Vн, м/с	Qo, м3/с *10^-4	Qн, м3/с *10^-4	Reo	Reн	Таблица 3 ∆φо/φо	∆φн/φн	εc
1	0.62	0,911	0,710	0,583	0,710	0,205	0,984	3,177	2,476	6,38	7,77	47087,6	36697,8	0,0100	0,0111	0,574
2	0.60	0,918	0,704	0,587	0,704	0,187	1,018	3,150	2,415	6,32	7,58	46687,4	35793,7	0,0100	0,0114	0,566
3	0.58	0,915	0,707	0,586	0,707	0,194	1,001	3,087	2,385	6,21	7,49	45753,7	35349,0	0,0102	0,0117	0,565
4	0.56	0,913	0,713	0,584	0,713	0,200	0,967	3,026	2,363	6,08	7,42	44846,6	35023,0	0,0105	0,0120	0,565
5	0.54	0,920	0,704	0,589	0,704	0,181	1,018	2,995	2,291	6,02	7,19	44390,1	33955,8	0,0107	0,0122	0,554
6	0.52	0,909	0,699	0,581	0,699	0,210	1,047	2,903	2,233	5,83	7,01	43026,5	33096,2	0,0110	0,0126	0,546
7	0.50	0,917	0,703	0,587	0,703	0,189	1,023	2,872	2,202	5,77	6,91	42567,1	32636,7	0,0113	0,0129	0,545
8	0.48	0,916	0,697	0,586	0,697	0,192	1,058	2,811	2,139	5,65	6,72	41662,9	31702,9	0,0116	0,0133	0,535
9	0.46	0,916	0,692	0,586	0,692	0,192	1,088	2,752	2,079	5,53	6,53	40788,5	30813,7	0,0119	0,0137	0,526
10	0.44	0,915	0,697	0,586	0,697	0,194	1,058	2,688	2,048	5,41	6,43	38839,9	30354,2	0,0123	0,0141	0,525
11	0.42	0,905	0,692	0,579	0,692	0,221	1,088	2,598	1,986	5,22	6,24	38506,0	29435,3	0,0128	0,0146	0,515
12	0.40	0,906	0,698	0,580	0,698	0,218	1,053	2,538	1,955	5,10	6,14	37616,7	28975,8	0,0132	0,0150	0,514
13	0.38	0,907	0,694	0,580	0,694	0,216	1,076	2,477	1,895	4,97	5,95	36712,6	28086,6	0,0137	0,0156	0,504
14	0.36	0,909	0,690	0,581	0,690	0,210	1,100	2,416	1,834	4,85	5,76	35808,5	27182,5	0,0142	0,0162	0,495
15	0.34	0,899	0,686	0,576	0,686	0,237	1,125	2,322	1,772	4,67	5,56	34415,3	26263,5	0,0149	0,0169	0,485
16	0.32	0,891	0,683	0,570	0,683	0,260	1,144	2,232	1,711	4,48	5,37	33081,4	25359,4	0,0156	0,0177	0,475
17	0.30	0,895	0,680	0,572	0,680	0,248	1,163	2,171	1,650	4,36	5,18	32177,3	24455,3	0,0163	0,0185	0,465
18	0.28	0,900	0,678	0,576	0,678	0,235	1,175	2,109	1,589	4,24	4,99	31258,3	23551,2	0,0171	0,0195	0,454
19	0.26	0,893	0,677	0,572	0,677	0,254	1,182	2,017	1,529	4,06	4,80	29894,8	22661,9	0,0181	0,0206	0,444
20	0.24	0,873	0,662	0,559	0,662	0,312	1,282	1,894	1,467	3,81	4,61	28071,7	21742,9	0,0194	0,0220	0,433

φo


Рис.3-1. Зависимость φo(Reo)



Рис.3-2. Зависимость φн(Reн)



Рис.4-1. Зависимость μо(Reо)



Рис.4-2. Зависимость μн(Reн)



Рис.5-1. Зависимость Vо(H)



Рис.5-2. Зависимость Vн(H)



Рис.6-1. Зависимость Qо(H)



Рис.6-2. Зависимость Qн(H)

Выводы: в данной лабораторной работе мы произвели наблюдение за особенностями истечения жидкости через круглое отверстие с острой кромкой и внешний цилиндрический насадок, а также за инверсией струи в квадратном отверстии. Определили опытное значение коэффициентов скорости, расхода и гидравлического сопротивления для отверстия и насадка при понижающемся напорем и провели анализ полученных значений