49. Определение коэффициентов ипри истечении жидкости через малое и большое отверстие в тонкой стенке.

Рассмотрим большой резервуар с жидкостью под давлением Р₀, имеющий малое круглое отверстие в стенке на достаточно большой глубине Н₀ от свободной поверхности (рис.). Жидкость вытекает в воздушное пространство с давлением Р₁. Пусть отверстие имеет форму, показанную на рис., а, т.е. выполнено в виде сверления в тонкой стенке без обработки входной кромки или имеет форму, показанную на (б), т.е. выполнено в толстой стенке, но с заострением входной кромки с внешней стороны. Струя, отрываясь от кромки отверстия, несколько сжимается (а) Такое сжатие обусловлено движением жидкости от различных направлений, в том числе и от радиального движения по стенке, к осевому движению в струе. Степень сжатия оценивается коэффициентом сжатия гдеи– площади поперечного сечения струи и отверстия соответственно;и– диаметры струи и отверстия соответственно. Запишем уравнение Бернулли для 0-0 и 1-1:гдекоэффициент сопротивления отверстия. Вводя расчётный напорполучаем, отсюда скорость истечения, где - напор жидкости, - коэффициент скорости– коэффициент Кориолиса. В случае идеальной жидкости,следовательно,и скорость истечения идеальной жидкости. Расход жидкости определяется как произведение действительной скорости истечения на фактическую площадь сечения:. Произведениеипринято обозначать буквойи называть коэффициентом расхода, т.е.В итоге получаем расходгде– расчетная разность давлений, под действием которой происходит истечение. При помощи этого выражения решается основная задача - определяется расход. Оно применимо для всех случаев истечения. Трудность использования заключается в достаточно точной оценке коэффициента расхода. Величинане является расходом при истечении идеальной жидкости, так как сжатие струи будет иметь место и при отсутствии гидравлических потерь.

50. Определение коэффициентов ипри истечении жидкости через затопленное малое отверстие.

Истечение под уровень (истечение через затопленное отверстие) – истечение жидкости в закрытых руслах не в газовую среду, а в пространство, заполненное этой жидкостью. В этом случае вся кинетическая энергия струи теряется на вихреобразование, как при внезапном расширении. Для определения расхода составим уравнение Бернулли для 0-0 и 2-2 (скорости считаем равными нулю):илигде– расчётный напор; – коэффициент сопротивления отверстия, имеющий примерно то же значение, что и при истечении в атмосферу; – скорость истечения в сжатом сечении струи. Отсюда Таким образом, имеем те же расчётные формулы, что и при истечении в воздух (газ), только расчётный напор в данном случае представляет собой разность гидростатических напоров по обе стороны стенки, т. е. скорость и расход не зависят от высоты расположения отверстия. Коэффициенты сжатия и расхода при истечении под уровень можно принимать те же, что и при истечении в воздушную среду.- коэффициент сжатия (с - сечение струи,o - отверстия),- коэффициент расхода.

51. Истечение через насадки. Типы и применение насадков.

Насадкой называется короткая трубка, соединенная с емкостью или трубопроводом и предназначенная для изменения параметров истечения, т.е. скорости истечения и расхода. Длина насадка обычно равна 3 – 4 его диаметрам.

При движении жидкости через насадок (рис.), так же как и при движении через отверстие, происходит сжатие струи. Так как сжатая часть струи отделена от атмосферы насадком, то между поверхностями струи и насадка образуется разрежение или вакуум. Образование вакуума можно проверить на опыте, если к насадку присоединить стеклянную трубку и опустить ее конец в сосуд с водой. Кроме того, наличие разрежения следует из уравнения Бернулли. Запишем уравнение Бернулли для двух живых сечений1–1 и 2–2: Так как  ,_. Благодаря наличию вакуума насадок работает как своеобразный насос, дополнительно подсасывая жидкость из емкости. Вследствие этого расход жидкости через насадок по сравнению с расходом через отверстие увеличивается. Основные типы насадков: а–цилиндрический внешний; б–цилиндрический внутренний; в–цилиндрический сходящийся; г–конический расходящийся: д–коноидальный. Цилиндрические насадки: внешние и внутренние. Для внутреннего насадка расход жидкости несколько меньше, чем для внешнего. Это объясняется большими потерями напора в местном сопротивлении в связи с худшими условиями подхода жидкости к насадку (применяются в дамбах и плотинах). Отверстия в толстой стенке фактически являются цилиндрическим насадком (пропускные отверстия в поршне гидравлического амортизатора). Конические насадки: сходящиеся и расходящиеся. Сходящиеся насадки применяются при необходимости получить высокие скорости истечения жидкости (сопла турбин, пожарные наконечники). Расходящиеся насадки применяются для уменьшения скорости истечения жидкости (в дождевальных аппаратах, трубах под насыпями). Коноидальные насадки (сопла) выполняются по форме вытекающей струи. Потери напора в насадке будут минимальными, а расход жидкости – максимальным. Это весьма распространенный тип насадка, так как он имеет коэффициент расхода, близкий к единице и очень малые потери (коэффициент сжатия ), а также устойчивый режим течения без кавитации.