Материал: УМК МЖГ стр 157-253 Модуль 8-10_МЖГ

2. Площадь поперечного сечения резервуара изменяется в зависимо- сти от глубины и тем самым от напора H.

б) зависимость площади Ω от H не выражается аналитически. Приме- рами таких резервуаров служат водохранилища и пруды. Если зависимость Ω = f (H ) не выражается аналитически, то взять интеграл (10.17) невозможно.

Рассмотрим приближенное решение задачи об опорожнении водо- хранилища (рис. 10.13) через донный водовыпуск площадью выходного сечения ω при условии, что задан приток Qпр, коэффициент расхода водо- выпуска μ и кривая Ω = f (H ) .

Объем жидкости, которая должна вытечь из водохранилища, разобьем горизонтальными плоскостями на m слоев равной высоты h (значения h принимаются исходя из необходимой точности расчета). Объем n-ного слоя:

DW = WDh = Ωn −1 + Ωn Dh ; 2

242

Общие сведения

При истечении реальной жидкости из резервуара через малое отвер- стие при условии, что уровень жидкости в резервуаре остается постоян- ным, уравнение Бернулли, записанное для сечений I и II относительно не- которой плоскости сравнения 0-0, примет вид:

Сумма левой и правой части уравнения и первые три слагаемые в правой представляют удельные энергии жидкости, отнесенные к единице ее веса (напоры) в рассматриваемых сечениях. Формула потерь напора при прохождении жидкости через отверстие имеет вид:

где υт – теоретическая скорость или скорость истечения идеальной

где ϕ – коэффициент скорости. Здесь υд = υ2

244

В случае, когда скорость υ1 можно считать равной нулю и когда максимальный вертикальный размер отверстия (А-В) < 0,2Н отверстие на- зывается малым. При:

Rе = 2gH × d0 <105 ,j = const n

Для круглых отверстий с тонкой стенкой (толщина стенки 2d) и ост-

рой кромки ϕ = 0,97 − 0,98 ; коэффициент z0 = j12 -1 » 0,05 .

При истечении через малое отверстие жидкость испытывает сжатие при огибании кромок отверстий за счет инверсии своих частиц. Поэтому площадь сечения струи ωc меньше отверстия ω0. Отношение ωс / ω0 = 0,64

называется коэффициентом сжатия ε для малых отверстий. Действитель- ный расход через малое отверстие равен:

При Re < 105 коэффициенты m,e, r, r0 являются функцией числа Re. Коэффициент скорости φ может быть определен координатным спо- собом. Дальность полета струи x вытекающей из отверстия находящегося

на высоте y над горизонтальной плоскостью может быть выражена как:

Описание опытной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 1. Установка состоит из напорного 1 и питающего 2 баков, соединенных между собой трубопроводом 3. Вода из питающего бака в напорный подается центро- бежным насосом 4. Расход жидкости, а следовательно, и скорость истече-

245

ния струи регулируется с помощью задвижки 5. Напорный патрубок насо- са дросселируется так, чтобы поддерживался постоянный напор.

Порядок выполнения работы

1.Установить на шайбе диафрагму с круговым отверстием.

2.Включить насос и дождаться установления в напорном баке по- стоянного напора.

3.Записать величину напора Н по водомерному стеклу (пьезометру).

4.Измерить дальность полета струи x.

5.Записать значение y.

6.Поворачивая в резьбе диафрагмы винты, подвести их острия к поверхности струи, после чего закрыть задвижку 2.

7.Штангенциркулем замерить расстояние между отверстиями, то есть диаметр струи, а затем – диаметр отверстия.

8.Открыть сливную задвижку 5.

9.Понизить напор на 9 – 10 см и повторить замеры.

10.Полученные данные поместить в таблицу и произвести необхо- димые расчеты. Привести пример расчета.

246