Работа №2 Струя преграда

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТУ)
Кафедра гидромеханики и гидромашин
Лабораторная работа по курсу
Механика жидкости и газа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ
СТРУИ ЖИДКОСТИ НА ПРЕГРАДУ
Москва, 2004г.
Задачи работы
Произвести теоретическое и экспериментальное определения силы
активного воздействия струи на преграду и сравнить полученные результаты.
Схема экспериментальной установки и её краткое
описание
Схема установки приведена на рис. 1. Свободная осесимметричная струя
воды вытекает из сопла 1 и ударяется о преграду 2, представляющую собой
осесимметричное тело, установленное соосно со струей. Тело преграды
установлено консольно на одной из балок крестовины 3, которая
деформируется под действием струи. В качестве преград используются три
осесимметричных тела - выпуклое, вогнутое и плоское, укрепленные на
крестовине 3 и устанавливаемые против струи при помощи рычага 4.
Рис. 1. Схема установки:
1 - сопло, 2- преграда, 3- крестовина, 4- рычаг, 5 - тензодатчик, 6 - ротаметр
На балках крестовины наклеены полупроводниковые тензодатчики 5,
воспринимающие деформацию балки и образующие полумост,
подключаемый к полумосту в усилителе.
Электрическая схема измерений представлена на рис. 2.
Параллельно одному из датчиков в каждом из трех полумостов включены
тарировочные сопротивления - масштабы (М1, М2, М3). Величины
тарировочных сигналов установлены предварительной тарировкой и
приводятся на установке. Там же задаются характерные для каждого типа
преграды размеры А и В (см. рис. 1), необходимые для опытного
определения угла  отклонения струи от первоначального направления.
Расход струи измеряется о помощью ротаметра 6, регулирование расхода
осуществляется изменением числа оборотов насоса, зависящего от
напряжения, подводимого к двигателю насоса, регулирование напряжения
производятся ЛАТРом.
Рис. 2. Электрическая схема измерений;
1 - тензодатчики, 2 - тарировочные сопротивления,3 - усилитель, 4
- блок питания,
5 - цифровой индикатор выхода
Порядок проведения экспериментов и состав измерений
Перед проведением работы необходимо ознакомиться с правилами
безопасности при проведении электроизмерительных работ в цепях с
напряжением до 12 В.
Пуск, регулирование частоты вращения и останов двигателя насоса
должны производиться под наблюдением персонала лаборатории,
обслуживающего установку.
1) Включить и “прогреть” установку в течение 5-10 мин.
2) Установить на усилителе переключатель выхода в нужный канал.
3) Записать “нулевое” показание цифрового индикатора выхода ”0”.
4) Включить на усилителе тумблер M в данном канале и записать
показание цифрового индикатора T. Отключить тумблер.
5) Включить насос, установить режим.
6) Записать показание индикатора F и показание ротаметра. Определить
расход Q.
7) Измерить расстояние L от места контакта струи с верхней стенкой
кожуха установки до боковой стенки (см. рис. 1).
8) Повторить все измерения при других расходах.
9) Путём поворота крестовины 3 рычагом 4 сменить преграду, установить
переключатель выхода усилителя в нужный канал и повторить все
измерения.
Обработка результатов измерений
1) Подсчитать для каждого типа преграды опытное значение силы
воздействия струи Rоп по формуле
R
F "0"
M
T "0"
2) Используя теорему об изменении количества движения, определить
теоретическое значение силы RТ , которая в случае соударения струи с
осесимметричной преградой может быть вычислена по формуле
RT  QV (1  cos ),
где плотность жидкости;
Qрасход струи;
Vскорость в струе;
угол схода струи с преграды.;
Входящий в формулу cosможет быть определён из геометрических
соображений по формуле
cos  
BL
A  ( B  L) 2
2
,
где A,B,L  характерные размеры, смысл которых ясен из рис. 1. Записав
4Q
V 
, (d  диаметр сопла), получим окончательно
2
d
RT  
4Q 2
(1 
d 2
BL
A  ( B  L) 2
2
).
3) Сравнить полученные результаты для всех типов преград.
4) Построить графики зависимостей Rоп = f(Q ) и RТ = f(Q).
Содержание отчета
Отчет должен содержать экспериментальные данные, необходимые для
расчета силы воздействия струи на преграду, результаты расчета Rоп и RТ,
оформленные в виде таблицы, и графики зависимостей Rоп и RТ от расхода.
Экспериментальная часть
Таблица №1
Форма преграды
ед. изм.
1
выпуклая
2
вогнутая
3
плоская
А
В
Масштаб
М
мм
мм
Н
Таблица №2
№ п.п.
Форма
преграды
ед. изм.
дел
1
2
выпуклая
3
4
1
2
вогнутая
3
4
1
2
3
4
Расход
Q
плоская
Сила реакции
L
см
Rоп
Rтеор
Н
Н
Опытный
сигнал
“F”
дел
Тарировоч
ный сигнал
T
Нулевой
сигнал “0”