Изучение водослива с тонкой стенкой

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Цель работы. Изучение картины протекания жидкости через водослив с тонкой стенкой, экспериментальное определение коэффициента расхода и сравнение его с расчетными данными.

1.1.1 Общие сведения

Водослив – преграда, через которую переливается вода. Различают водосливы с тонкой стенкой, с широким порогом и практического профиля. Водослив с тонкой стенкой (рис.2) обычно служит для измерения расходов и стабилизации уровня жидкости в резервуарах. Стенка называется тонкой, если струя касается только её входной кромки. Такой характер течения наблюдается, если толщина стенки δ < 0, 67Н, либо она имеет острую входную кромку (см. водослив 8 на рис.1).

Часть потока перед водосливом называется верхним бъефом, а за ним – нижним бъефом. Верхняя кромка водослива именуется гребнем, а наибольшее превышение уровня воды в верхнем бъефе над гребнем – геометрическим капором Н. Он обычно фиксируется перед водосливом на расстоянии приблизительно 3Н от гребня. Глубина воды в нижнем бъефе называется бытовой глубиной h_б.

Если изменение уровня воды в нижнем бъефе не влияет на величину напора Н, водослив называется неподтопленным (при этом свободная поверхность воды показана на рисунке 2 сплошной линией), и если увеличение h_б вызывает повышение уровня в верхнем бъефе – водослив называют

Рисунок 2 – Схема водослива с тонкой стенкой

подтопленным, а свободная поверхность занимает положение, показанное пунктиром. Условие подтопления имеет вид

h_б> Р,

< ( )_к≈ 0, 75,

Z – геометрический перепад уровней на водосливе, т.е. превышение уровня в верхнем бъефе над уровнем в нижнем бъефе;

Р – высота водослива.

Превышение уровня в нижнем бъефе над гребнем водослива называется глубиной подтопления h_n_.

Расход воды через неподтопленные водосливы любого типа определяется по общей формуле

;

Q – расход;

b – ширина водослива,

g – ускорение свободного падения;

m – коэффициент расхода, зависящий от типа и геометрии водослива;

Н_о – полный напор на водосливе

α – коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии);

υ = – скорость потока в верхнем бъефе (на подходе).

При Н< 0, 5Р скоростным напором можно пренебречь и считать Н₀=Н.

В инженерных расчетах коэффициент расхода m для неподтопленного водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия определяют по формуле

Для подтопленного водослива любого типа расход определяется формулой:

σ _n< 1 – коэффициент подтопления и вычисляется по эмпирическим (полученным из опыта) формулам.

1.1.2 Порядок выполнения работы

Работа выполняется на устройстве №5, приведенном на рисунке 1а.

1. Привести устройство в исходное состояние, для чего установить его на стол так, чтобы водослив с тонкой стенкой находился сверху (в верхней части лотка), и подождать, пока вся жидкость перетечет в нижний бак.

2. Перевернуть устройство в вертикальной плоскости.

3. Наблюдать картину течения воды через водослив тонкой стенкой, влияние наклона устройства влево и вправо на отрыв струи от стенки и положение гидравлического прыжка за водосливом.

4. Повторить операции по п.п. 1 и 2, после чего замерить геометрический напор Н (см. рис.2) на водосливе с тонкой стенкой и время t изменения уровня в баке со шкалой на произвольно выбранную величину S, например, на 5см.

5. Замерить высоту водослива Р; размеры горизонтального сечения бака А, Б и ширина водослива (лотка) b указаны на корпусе устройства.

6. Результаты измерений занести в табл. 1, сделать вычисления и сравнить опытное и справочное значения коэффициентов расхода.

Таблица 1.1 – Результаты измерений

№ п/п	Наименование величин	Обозначение, формулы	Значения величин
	Высота водослива, см	Р
	Геометрический напор, см	Н
	Изменение уровня воды в баке, см	S
	Время наблюдения за уровнем, с	t
	Расход воды, см³/с	Q=
	Скорость потока до водослива, см/с	υ =
	Полный напор, см
	Коэффициент расхода опытный, m
	Коэффициент расхода справочный

Примечание. Размеры сечения бака А= см, В= см; ширина водослива b= см; коэффициент Кориолиса α =1, 1; ускорение свободного падения g=981 см/с².

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒