Обробка результатів вимірів
Лабораторна робота № 5
Визначення часу опорожнення резервуарів.
Загальні положення.
Розглянемо один із випадків витікання рідини при змінному напорі коли рівень рідини у відкритому циліндричному резервуарі зменшується без припливу рідини зовні.
Рівняння для визначення часу зменшення рівня рідини в резервуарі від перерізу 1-1 до перерізу 2-2, можливо одержати розглянувши рис. 5.1.
За час dt об‘єм рідини в резервуарі змінюється на величину
, (5.1)
|
Рис. 1.1
де z – напір над центром ваги отвору в момент часу dt; μ – витрати отвору. Одночасно рівень рідини в резервуарі зменшується на dz. Що відповідає об‘єму Ω dz:
, (5.2)
Після інтегрування (2) в межах від Н1 до Н2 одержуємо (при Ω, μ = const):
, (5.3)
У формулі (5.3) t є час часткового опорожнення резервуара від рівня Н1 до Н2 у частковому випадку при повному опорожнені резервуара Н2 = 0 рівняння (5.3) має вигляд:
; (5.4)
; (5.5)
де W1 – початковий об’єм рідини в резервуарі, м3;
Q1 – витрата на початку опорожнення резервуара, м3/с,
Ω – поперечний переріз резервуара, м2 ,
ω – площа поперечного перерізу зливного трубопроводу, м2 ,
μ – коефіцієнт витрати зливної системи.
Час повного опорожнення резервуара в двічі більший від часу витікання рідини такого самого об’єму при постійному (незмінному) напорі.
Мета роботи.
Визначити час часткового опорожнення резервуара через зливну систему і порівняти його з теоретичним часом.
Опис дослідного стенду.
Рис. 5.2 Дослідний стенд
Стенд складається з резервуара 1 до якого підключений п’єзометр 2. Вода надходить в резервуар по трубі 3. Опорожнення резервуара 1 відбувається через зливну систему з швидкодіючим запірним краном 5.
Методика проведення дослідів.
Від насоса резервуар заповнюється водою по трубі 3 при закритому крані 5. Після наповнення резервуара кран 3 закривається. Відкривається кран 5, одночасно фіксуються показання п’єзометра Н1 і включають секундомір. Коли показання п’єзометра досягнуть відмітки Н2 кран 5 закривається і секундомір виключається. Аналогічно виконують декілька дослідів при різних за висотою показань п’єзометрів Н1 і Н2.
Таблиця спостережень.
№ стенда
| № досліду | Н1 | Н2 | tд |
| м | м | с | |
| … | |||
| 5(7) |
Обробка результатів вимірів.
1. Визначити різницю показників п’єзометрів Н1 і Н2.
ΔН=Н1 – Н2, м (5.6)
2. Визначити коефіцієнт зливної системи µ:
(5.7)
де 
вх – коефіцієнт втрат на вході в зливну систему,
вент – коефіцієнт втрат і в вентилі,
пов – коефіцієнт втрат повороту на 90°.
За формулою (5.3) визначають теоретичний час опорожнення частини резервуару при показниках п’єзометрів Н1 і Н2 .
3. Порівняти теоретичний і дослідний час опорожнення і визначити відсоток відхилення одного часу від другого:
Δt = (tт / tд ) 
100%, (5.8)
де tт – час опрожнення за формулою (5.3)
tд – час опорожненя дослідний, с
4. Обчислити витрату опорожнення для кожного із досліду за формулою
, м3/с (5.9)
де Н1 , Н2 показники п’єзометрів, м;
D – діаметр резервуара, м;
tд – час опорожнення дослідний, с.
Таблиця розрахунків.
Стенд №
| № досліду | 
| 
| 
| tт | Δt | Q |
| М0,5 | М0,5 | М0,5 | с | % | м3/с |
Подання результатів.
На графіках побудувати залежності tД= f(ΔН) і tТ= f(ΔН), а також Q= f(ΔН).
Проаналізувати одержані результати зробити висновки по роботі.
Питання для самоконтролю.
1. Як визначити час повного опорожнення резервуара?
2. Як визначити витрату для кожного досліду під час опорожнення?
3. Чому витрата опорожнення в перших дослідах більша ніж в останніх?
4. Яким чином можливо зменшити час опорожнення резервуару?
5. Як впливає діаметр резервуара на час опорожнення?
6. Чому час опорожнення резервуара в двічі більше від часу витікання такого самого об’єму при сталому напорі?
7. Чому час опорожнення за формулою (5.3) відрізняється від дослідного часу опорожнення резервуара?