Строительство и архитектура / 7. Водоснабжение и канализация
К.т.н.
Калякин А.М., Чеснокова Е.В., Чистопрудов Н.В., Васильков В.А.
Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А., Россия
Результаты экспериментов в дырчатом открытом лотке
Эксперименты
проводились в лаборатории гидравлики кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция,
водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика» «Саратовского государственного
технического университета имени Гагарина Ю.А.».
Прямоугольного
сечения лоток имел следующие параметры: длина – 3,4 м; ширина – 0,35 м;
высота стенок – 0,15 м; он был выполнен из оргстекла толщиной 1см. На
расстоянии 2,8 метра от начала (как и предполагалось, за пределами начального
участка) был вырезан в дне и удален прямоугольник размерами 20×20×20
см и вместо него заподлицо с основным дном была закреплена стальная пластина с
отверстиями d = 4 мм и d = 6 мм (отверстия располагались на центральной линии
лотка).
Не
останавливаясь на технических деталях укажем, что лоток мог менять уклон и
работать как от водопровода так и в замкнутом циркуляционном режиме от насоса
максимальной производительности Qmax = 36 л/с.
В опытах
измерялись: глубина потока H с точностью
0,1 мм, расход из отверстия (объем измерялся мерной емкостью с ценой делений 1
см3), основной расход в потоке определялся объемным способом с
точностью 10см3.
В ходе
предварительных опытов выяснилось, что наклон сверления отверстий сильно влияет
на их коэффициент расхода – по той причине отверстия пересверливались несколько
раз, а стальная пластина каждый раз заменялась. Несмотря на это каждое
отверстие индивидуально и определяется не только диаметром; коэффициент расхода
для него определялся с помощью известной зависимости
, (1)
где S – площадь отверстия, H – глубина воды над
отверстием.
Для
определения μ0 при нулевой скорости над отверстием устраивался
временный короб достаточных размеров, в котором глубина поддерживалась
постоянной.
Когда
скорость течения не была равна нулю, коэффициент расхода μ так же
определялся из зависимости (1). Результаты опытов при разных глубинах и
расходах воды в лотке приведены в таблицах 1 и 2. Число Re для истечения из отверстий определялось по формуле
.
Таблица 1. Результаты опытов для отверстия d = 0,4 см.
|
Q, см3/с |
0 |
0 |
1525,7 |
1608 |
1936,1 |
1618 |
|
Vср, см/с |
0 |
0 |
4,11 |
4,33 |
6,28 |
7,11 |
|
H, см |
10,5 |
8,9 |
10,6 |
10,6 |
8,8 |
6,5 |
|
Qотв, см3/с |
13,8 |
13,5 |
13,88 |
20,14 |
12,99 |
11,03 |
|
Vотв =
Q/S, см/с |
109,8 |
107,5 |
110,5 |
160,3 |
103,4 |
87,8 |
|
Re |
5822 |
5360 |
5546 |
4578 |
4171 |
3585 |
|
μ |
0,772 |
0,815 |
0,776 |
1,111 |
0,786 |
0,777 |
Таблица 2. Результаты опытов для отверстия d = 0,6 см.
|
Q, см3/с |
0 |
0 |
1525,7 |
1608 |
1618 |
1936,1 |
|
Vср, см/с |
0 |
0 |
4,2 |
4,3 |
7,11 |
6,28 |
|
H, см |
10,5 |
8,9 |
10,4 |
10,5 |
6,4 |
8,8 |
|
Qотв, см3/с |
32,2 |
28,92 |
31,1 |
29,26 |
24,21 |
27,68 |
|
Vотв =
Q/S, см/с |
113,9 |
102,3 |
110 |
103,5 |
85,6 |
97,9 |
|
Re |
8734 |
8041 |
13735 |
6834 |
5336 |
6257 |
|
μ |
0,794 |
0,774 |
0,77 |
0,721 |
0,764 |
0,745 |