vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ис. 5.3. Зависимость ε, φ и от числа Reu

ис. 5.4. Инверсия струй

При истечении струи в атмосферу из малого отверстия в тонкой стенке происходит изменение формы струи по ее длине, называемое инверсией струи (рис.5.4). Обуславливается это явление в основном действием сил поверхностного натяжения на вытекающие криволинейные струйки и различными условиями сжатия по периметру отверстия. Инверсия больше всего проявляется при истечении из некруглых отверстий.

51.Истечение из сосудов со свободной поверхностью

Вслучае истечения из сосудов со свободной поверхностью (рис. 7.2) уравнение расхода (7.14) записывается в виде

(7.16)

где - высота уровня жидкости в сосуде над центром отверстия (при d<<H)

Рис. 7.2. Истечение Рис. 7.3. Истечение жидкости под Жидкости из сосуда уровень(затопленное истечение). со свободной поверхностью.

52. Стечение под уровень

Часто приходится иметь дело с истечением жидкости не в атмосферу, а в пространство, заполненное этой же жидкостью (рис.5.6). такой случай называется истечением под уровень, или истечением через затопленное отверстие.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В этом случае вся кинетическая энергия струи теряется на вихреобразование, как при внезапном расширении.

Скорость истечения в сжатом сечении струи

или где φ - коэффициент скорости; Н - расчетный напор,

Расход жидкости равен

Таким образом, имеем те же расчетные формулы, что и при истечении в воздух (газ), только расчетный напор Н в данном случае представляет собой разность гидростатических напоров по обе стенки, т.е. скорость и расход жидкости в данном случае не зависят от высот расположения отверстия.

Коэффициенты сжатия и расхода при истечении под уровень можно принимать те же, что и при истечении в воздушную среду.

53. Истечение жидкости через насадки

Анализ истечения жидкостей через отверстия с острой входной кромкой свидетельствует об их малой пропускной способности. Как мы уже отмечали, коэффициент расхода при истечении через малое отверстие в тонкой стенке при достаточно больших

числах равен . Расход протекающей жидкости можно значительно увеличить, если изменить форму входа в отверстие, выполнив ее, например, закругленной.

Еще большего увеличения расхода можно достичь, если к отверстию в тонкой стенке присоединить (насадить) короткую трубку того же диаметра, что и отверстие. Такие трубки, имеющие обычно длину не менее трех диаметров отверстия, называют насадками.

В зависимости от формы трубки, присоединяемой к отверстию, различают следующие типы насадок, которые получили наибольшее распространение на практике:

1.Цилиндрический внешний насадок;

2.Цилиндрический внутренний насадок;

3.Конический сходящийся насадок;

4.Конический расходящийся насадок;

5.Коноидальный насадок.

Насадок называют внешним, если он присоединен к отверстию снаружи, и внутренним, если хотя бы часть насадка входит внутрь сосуда

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

54. Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода.

Малым отверстием называется такое отверстие, в пределах сечения которого местные скорости считаются практически одинаковыми. Это наблюдается при диаметре d или высоте отверстия h, меньшем 0,1Н, т.е. d(h)≤0,1H, где Н-полный напор над центром тяжести отверстия. Термин «тонкая стенка» означает то, что струя при истечении касается лишь входной кромки отверстия и толщина стенки не влияет на истечение Ж. Это наблюдается тогда, когда толщина стенки δ≤0,25d.

Струя при выходе из отверстия претерпевает всестороннее сжатие. Причиной сжатия струи является инерционность частиц, двигающихся к отверстию изнутри резервуара по радиальным направлениям. Частицы жидкости, двигающиеся к отверстию вдоль стенок резервуара, стремясь по инерции сохранить

направление движения, огибают край отверстия и образуют поверхность струи на участке сжатия. За сжатым сечением струя практически не расширяется, а при достаточно большой скорости может распадаться на отдельные капли. Наибольшее сжатие имеет место в сечении С -С на расстоянии (0,5- 1)d от пл-ти отверстия; в этом сечении движение приобретает параллельно-струйный характер, сечение называется сжатым сечением.

Отношение площади FC сжатого сечения струи к площади отверстия F называется коэффициентом

сжатия струи:

.

Если рассматривать установившееся движение и написать ур-ие Бернулли для сечений на свободной пов-ти резервуара и сжатого сечения С-С, то можно получить ф-лы для определения скорости υс и

расхода Q: ,

где - коэффициент скорости; μ=εφ- коэффициент расхода;

Н-полный напор над центром тяжести отверстия

Физический смысл коэффициента скорости φ представляет собой отношение действительной скорости υ истечения к скорости истечения идеальной Ж, т.е.:

.

Физический смысл коэффициента расхода μ представляет собой отношение действительного расхода

Ж к теоретически вычисленному без учета сжатия струи и потерь напора, т.е.	.
Коэффициент сопротивления (потерь напора) ζ определяется по формуле:	.

Коэффициенты сжатия ε, скорости φ, расхода μ и сопротивления ζ зависят в первую очередь от типа отверстия, а также от числа Рейнольдса Re.

Для малых круглых отверстий в тонкой стенке при совершенном сжатии и квадратичной зоне сопротивления турбулентного режима коэффициенты истечения явл-ся неизменными и имеют следующие численные значения: μ=0,62; φ=0,97; ε=0,64; ζ=0,065. Поэтому малые отверстия (диафрагмы) часто используются в качестве расходомеров.