Saltos hidráulicos

Nota: Este experimento utiliza una relativamente potente bomba sumergible. La bomba debe conectarse solamente a un tomacorriente GFCI para reducir al mínimo los riesgos eléctricos. Asegurarse de que no hay otros dispositivos de aire acondicionado accionado están operando cerca del experimento.

1. fabricación de instalaciones de flujo de canal abierto y el tanque (ver diagrama y fotografía, Fig. 3)

1. Corte longitudes de ~6.0 mm espesor x 9,5 cm de ancho claro hoja de acrílico con las siguientes longitudes: 2 × 15 cm, 2 × 25 cm, 1 × 34 cm, 1 × 41 cm (Fig. 3a). Se recomienda utilizar una mesa de sierra o cortadora láser para asegurar que los bordes son relativamente planos y las hojas tienen igual espesor.
2. Corte los orificios en las esquinas inferiores de la derecha de las hojas de acrílico de dos 60 × 45 cm para montar el medidor de flujo (Fig. 3a). Corte un agujero en la parte superior derecha de la hoja frontal para instalar la válvula de control de flujo.
3. Use cemento acrílico (p. ej., SCIGRIP 16) para adherir los paneles de acrílico como se indica en la figura 3a. Asegurar una ventilación adecuada y use guantes al manipular el cemento acrílico. Es útil para aplicar el adhesivo con una jeringa de aguja y utilice cinta adhesiva para colocar los paneles durante el curado. Permita que el cemento curar durante 24-48 horas.
4. Instale el medidor de flujo en el panel frontal y fije con los tornillos suministrados. Instalar 1 NPT racores reductores ½ de NPT en los puertos de entrada y salida del medidor de flujo. Instalar ½ NPT a 0,5 pulg. diámetro interno de púas de la guarnición adaptadores para los accesorios.
5. Instale una en 0,5. Identificación y una en 0,75. ID. de púas en la válvula de compuerta (control de velocidad de flujo). Adaptador de conexión el púas para la bomba sumergible con una longitud de unos 20 cm del tubo de modo que la manija de la válvula se alinee con el orificio en la parte superior derecha de la caja de acrílico (Fig. 3b-c).
6. Introducir la bomba en el depósito inferior e instale la válvula para que el vástago de la válvula pasa a través del orificio de montaje y el mango está fuera de la caja (Fig. 3 c).
7. Inserte un panel acrílico vertical cerca de la entrada de la instalación de flujo de modo que hay aproximadamente un 5,0 mm abertura por debajo de ella (Fig. 3b-c). Este componente actúa como la compuertay se puede levantar y bajar para controlar el flujo desde el depósito superior al canal.
8. Llene el depósito superior ligeramente con una lana de acero inoxidable restregar. Esto ayuda a distribuir uniformemente el flujo de agua de entrada a través del canal.
9. Conecte la salida de la válvula a la entrada del medidor de flujo con una longitud de tubería de plástico blando. Conecte la salida del medidor de flujo para el depósito superior con tubería plástica. Asegúrese de que la entrada de la tubería en el depósito superior está bien anclada para que no se balancee hacia fuera cuando la bomba se enciende.
10. Llene el depósito inferior con agua.

2. realizar el experimento

1. Medir la altura de la brecha por debajo de la puerta utilizando una regla y denotan el valor como H₁.
2. Encienda la bomba y ajustar el flujo mediante la válvula para diferentes caudales (5-15 l min^-1). Use una regla para medir la profundidad de líquido aguas abajo de la puerta (H₂) para cada caso.
3. Observar cualitativamente las formas de los saltos hidráulicos que se forman en las tasas de flujo diferentes. Reloj para el caudal de umbral mínimo para la formación de un salto hidráulico. Más agudo, una mayor amplitud (H₂ -H₁), saltos si ocurren a tasas de flujo más altas.

3. Análisis de los datos

1. Para cada caso de la tasa de flujo, calcular la velocidad de entrada, V₁, de la tasa de flujo volumétrico. donde es la tasa de flujo de volumen y W es el ancho de canal.
2. Evaluar la entrada de número de Froude () y la profundidad de líquido aguas abajo teórica para cada caso (ecuación. 4). Comparar estos valores con profundidades de medida salto aguas abajo.

Figura 3 : a. esquema y dimensiones de instalación estructura. b. diagrama de flujo de salto hidráulico instalación. c. etiquetadas fotografía experimental Centro.