Лекция 10
Истечение из отверстий и насадков
10.1 Классификация отверстий и истечений
10.2 Истечений из отверстий
10.3 истечение из насадков
В общем случае отверстия можно разделить на: малые и большие.
Малыми отверстиями называются отверстия (рис. 10.1 отв. I и II), в различных точках которого геометрический напор Н можно считать одинаковым (высота отверстия в вертикальной стенке не превышает 0,1 Н)
Большим (рис.10.1,отв.III) называется отверстие, геометрический напор в различных точках по высоте которого не одинаково.
“Большие” или “малые” отверстия, скажем так вопрос не размеров, а соизмеримости высоты отверстия и расчетного напора.
Узкая вертикальная щель (отв. III) в боковой стенке – большое отверстие, а отверстие любого размера в дне сосуда – малое.
Если струя изменяет поперечное сечение – .
Отверстие может быть в тонкой ли толстой стенке. Стенка считается тонкой, если ее толщина 0.67Н. В этом случае толщина стенки не сказывается на характере истечения из отверстия.
Толстой называется стенка при 0,67 Н, когда ее толщина уже сказывается на истечении.
Отверстие может быть в вертикальной наклонной стенке.
Сжатие называется совершенным, когда боковые стенки и дно сосуда практически не влияют на истечение (1) т.е. l3a , для квадратного l3d, для круглого.
При l3a(d) – истечение с несовершенным сжатием. В этом случае боковые стенки или дно сосуда оказывают влияние на истечение.
Сжатие струи при подходе к отверстию может быть полным и неполным, когда с одной или нескольких сторон жидкость при подходе к отверстию не испытывает сжатия.(3 рис. 10.3).
Если при истечении уровень жидкости в сосуде не изменяется, то имеет место установившееся движение (Н=const). При Нconst имеет место неустановившееся движение.
Различают такие истечения при наличии притока q0 и при его отсутствии q=0, (опорожнение сосуда).
Если уровень за отверстием не влияет на условия истечения, тогда истечение свободное (в атмосфере).
При влиянии уровня имеет место подтопленное или затопленное (истечение под уровень).
10.2 Истечение жидкостей из малых отверстий .
при постоянном напоре.
Принимаем истечение свободное в атмосферу (РИС.10.4), Н=const
Записываем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно 0-0
Принимаем
Получим
Из
рис.
.
Так как истечение в атмосферу, то
р1=р2=ратм
Так как Н=const, принимаем V1=0, тогда принимая
,
откуда
,
Обозначив
,
где -
коэф-т
скорости
Т.о. получили скорость при истечении из малых отверстий в тонкой стенке при постоянном напоре.
,
а расход
Так
как за отверстием происходит сжатие
струи, то
,
где - коэффициент сжатия струи, тогда
- коэффициент расхода
Среднее значения коэф-тов:
=0.97 =0.06 = 0.64 = 0.62
При расчете истечения из отверстия при постоянном уровне Н1 под постоянный уровень Н2, расчетный напор Н=Н1-Н2
Если нельзя проверить V1, т.е. V10
То используют коэф-т скорости с учетом подхода
10.2.2 Истечение из больших отверстий
Для большого прямоугольного отверстия в тонкой вертикальной стенке при постоянном уровне жидкости в сосуде,
,
где b – ширина отверстия
Для круглого отверстия
,
(так
как
)
10.3 Истечение из насадков
Насадки – это присоединенные к отверстию короткие патрубки, обычно длинной l=(2:4)d , которые позволяют существенно изменять скорость и расход при истечении. Бывают: внешние и внутренние (в вертикальной и наклонной стенках) конические (сходящийся, расходящийся) колоноидальные
При истечении из внешнего цилиндрического насадка образуется вакуум, вследствие чего жидкость подсасывается из резервуара. Поэтому коэф-т расхода для насадка больше, чем для отверстия в тонкой стенке такого же диаметра вц=0.82.
Величина вакуума в насадке может быть определена по формуле
Если Н >12…13м (t=0-50), То происходит срыв вакуума и тогда истечение их насадка происходит так же как и через отверстие в тонкой стенке.
Расчет по тем же формулам, разница в коэф-тах ,,.
время частичног опорожнения открытого призматического резервуара через отверстие в тонкой стенке, за которое напор меняется от Н1 до Н2
