1.

USTALONY WYPŁYW CIECZY PRZEZ OTWORY I PRZYSTAWI

WYZNACZENIA WSPÓŁCZYNNIKA WYDATKU μ.

1.0 Podstawy teoretyczne.

W przypadku ustalonego wypływu cieczy przez otwory lub przystawki zwierciadło wody musi utrzymywać się na stałej wysokości zapewniając ustalone warunki wypływu. Możemy wyznaczyć prędkość i natężenie wypływu , gdy znana jest głębokość zanurzenia środka ciężkości otworu poniżej zwierciadła wody i pole powierzchni otworu A₀.

Niech A₁ , V₁ , p₁ oznaczają odpowiednio: przekrój , prędkość , i ciśnienie w przekroju 1- 1 natomiast A₂, V₂ , p₂ te same wielkości w przekroju 2- 2 przechodzącym przez strumień wypływowy.

Równanie Bernouliego:

Po podstawieniu zależności wynikającej z równania ciągłości ruchu:

Podczas przepływu cieczy przez otwór następuje zwiększenie strumienia co powoduje , że A₂<A₀ wtedy:

Natężenie wypływu z małego otworu wynosi:

Wartości liczbowe współczynników Φ , ε , ξ , μ określa się doświadczalnie i zależnie od grubości ściany zbiornika , od kształtu otworu , od jego wymiarów położenia , a także od rodzajów brzegów samego otworu. Współczynnik wydatku zwykłego otworu kołowego można zmieniać za pomocą przystawek. Przystawki rurki osadzone na otworze , przez który ciecz wypływa z naczynia. Mają one różne kształtu i mogą być umieszczane na zewnątrz lub wpuszczane do środka zbiornika.

W przystawce walcowej zewnętrznej o długości L>3,5 - 4d oraz przystawce walcowej długości L>3d tuż za wylotem następuje zwężenie przekroju strumienia , a następnie strumień się rozszerza i wypełnia cały przekrój wylotowy. Dzięki temu współczynnik dławienia ε = 1co wpływa na zwiększenie współczynnika wydatku μ w porównaniu z otworem swobodnym .

0. Rysunek i opis stanowiska pomiarowego.

0. Rysunek:

2. Opis stanowiska pomiarowego:

Stanowisko jest wykonane w postaci zbiornika zaopatrzonego w przelew , za pomocą którego jest utrzymywany stały poziom zwierciadła wody , do którego ściany bocznej są umocowane przystawki o średnicy D , o różnych długościach i krawędziach wlotowych. Do zbiornika jest doprowadzana ciecz , a jej nadmiar jest odprowadzany za pomocą przelewu . Na ścianie bocznej zbiornika jest umieszczona podziałka milimetrowa z noniuszem służąca do określania poziomów wody z dokładnością do 0.1 mm .

3. Opis przyrządów i metody pomiarowej.

1. Otwory i przystawki:

2.3.2 Metoda pomiaru :

W celu obliczenia współczynnika wydatku μ należy wyznaczyć H = H_wG - H₀ , V = ΔH ⋅ F , gdzie

ΔH- wysokość na jaką podniesie się zwierciadło wody w jednostce czasu w zbiorniku dolnym podczas przepływu wody ze zbiornika górnego. Następnie obliczamy , gdzie t - czas w jakim zwierciadło wody podniesie się z poziomu jednego do drugiego w zbiorniku dolnym. Dalej obliczamy z następnego wzoru . Współczynnik μ obliczamy ze wzoru .

2.3.3 Przyrządy:

a)Stoper

b)Termometr

c)Miarka centymetrowa

3.0 Błędy pomiaru.

4.0 Część obliczeniowa.

1. Przystawka nr 1

2. Przystawka nr 2

3. Przystawka nr 3.

4. Przystawka nr 4.

4.5 Przystawka nr 5.

5.0 Analiza wniosków.

Współczynnik wydatku μ w każdym przypadku wyszedł mniejszy od 1 , a więc zgodnie z prawdą. W każdym jednak przypadku współczynnik wyszedł inny w granicach od 0,675 do 0,934.Błędy uzyskane w czasie doświadczenia są bardzo małe i wskazuje na wiarygodne wartości wcspółczynników.

6.0 Wnioski.

W doświadczeniu zastosowano pięć rodzajów otworów dla wypływu cieczy. W każdym z tych przypadków współczynnik wydatku wyszedł inny. Można z tego wywnioskować , że zależy on od kształtu otworu , z którego wylewa się woda. W przypadku otworu lepszy okazał się otwór z zaokrąglonym brzegiem niż z ostrymi krawędziami. W przypadku przystawek lepsza okazała się przystawka nr 2 , a mniej wydajna przystawka nr 3.

Z doświadczenia widać , że w przypadku wypływu cieczy przez otwory najefektywniej i najwydajniej jest zastosować przystawkę nr 3 , w której wsp. wydatku okazał się największy μ = 0,934.

---