В этой статье описана процедура лабораторного эксперимента по определению гидравлических коэффициентов отверстия. Коэффициент сужения, коэффициент скорости и коэффициент разгрузки являются гидравлическими коэффициентами отверстия.
Теория
Когда поток проходит через отверстие из питающего резервуара, струя воды, выходящая из отверстия, сжимается в нижней части отверстия, и точка, где она получает максимальное сужение, называется вена-contracta. Ниже приведены три гидравлических коэффициента отверстий:
Vena Contracta
1. Коэффициент сужения (Cc)
Это отношение площади струи воды в вене Контракта к площади отверстия.
Где,
ac = площадь струи при
вене-контракте
a = Площадь отверстия
2. Коэффициент скорости (Cv)
Это отношение скорости струи воды на вене-контракте к теоретической скорости.
x = Горизонтальная ордината
y = Вертикальная ордината
h = напор
3. Коэффициент напора (Cd)
Это отношение фактического расхода к теоретическому.
Q = фактический расход
g = ускорение под действием силы тяжести
Связь между коэффициентом сужения, коэффициентом скорости и коэффициентом разгрузки может быть выражена как :
Коэффициент разряжения = коэффициент сужения X коэффициент скорости
Аппарат
- Питательный резервуар с круглым отверстием, весами и скользящим устройством
- Измерительный бак
- секундомер
- Микрометрический измеритель сжатия
Аппарат с отверстием
Процедура
Процедура определения гидравлического коэффициента отверстия выглядит следующим образом:
- Заполните резервуар водой и пропустите воду через отверстие.
- Поддерживайте постоянный напор в питающем резервуаре, регулируя клапан подачи воды.
- После достижения постоянного напора наблюдайте за струей воды, выходящей из отверстия, и отметьте точку, где происходит максимальное сужение, которое является ничем иным, как vena-contracta.
- В точке vena-contracta измерьте диаметр струи с помощью микрометрического сужающего манометра.
- Установите вертикальную шкалу в положение vena-contracta таким образом, чтобы крючок, расположенный в нижней части вертикальной шкалы, касался центра струи воды. Запишите начальные координаты (x1, y1) в этой точке.
- После записи начальных координат проведите вертикальную шкалу по горизонтальной шкале на определенное расстояние и установите вертикальную шкалу так, чтобы ее крючок касался струи воды, и запишите конечные координаты (x2, y2).
- Возьмите секундомер и запишите время, необходимое для подъема воды на определенную высоту в измерительном баке, и рассчитайте расход.
- Повторите описанную выше процедуру для различных постоянных напоров и вычислите средние значения гидравлических коэффициентов отверстий.
Наблюдения
Диаметр отверстия, d =
Размеры измерительного бака =
S.No
Напор (h)
Диаметр струи на вена-контракте (dc)
Площадь струи на вене-контракте (ac)
Коэффициент сжатия (Cc)
x
y
Коэффициент скорости (Cv)
Разряжение в измерительном резервуаре (Q)
Коэффициент разгрузки (Cd)
1
2
3
4
5
Расчеты
Объем воды, собранной в резервуаре за t секунд, V = площадь резервуара
X подъем уровня воды за t секунд
Расход воды в измерительном баке, Q = объем/время
Горизонтальная координата, x = x2 – x1
Вертикальная координата, y = y2 – y1
Результат
Коэффициент сужения отверстия, Cc =
Коэффициент скорости отверстия, Cv =
Коэффициент разгрузки отверстия, Cd =
Читайте далее:- Как измерить разряжение с помощью отверстия?.
- Как измерить расход с помощью мундштука?.
- Турбина Пельтона – детали, работа и аспекты конструкции.
- Экспериментальная проверка теоремы Бернулли.
- Что такое гидравлический прыжок? Виды и характеристики гидравлического прыжка.
- Определение постоянных Дарси и Чези для потока в трубе.
- Требования к проектированию железобетонных резервуаров для воды.