18.Истечение из малого отверстия под уровень. Понятие малого и большого отверстий.

Так называемое затопленное отверстие представлено на рис. Здесь Z-разность уровней в левом и правом сосудах. Соединяя уравнением Бернулли показанные на чертеже сечения 1—1 и 3—3 и выражая потерю напора между этими сечениями известной зависимостью h_f=Z=ζ* v_с²/2g=(ζ_1-2+ ζ_2-3) v_с²/2g=(ζ_1-2+ 1) v_с²/2g, окончательно получаем формулу для расхода Q того же вида, что и в случае истечения в атмосферу; только в эту формулу вместо величины Н входит разность уровней жидкости в сосудах Z: Q=μ ω √2gZ. Заметим, что через ζ_1-2 и ζ_2-3 обознач. коэф-ты сопротивления, учитывающие потери напора соотв. от сеч.1-1 до сеч. 2-2 и от сеч. 2-2 до сеч. 3-3. Понятие малого и большого отверстий. Условимся малым отверстием называть такое отверстие, которое одновременно удовлетворяет двум условиям:1-е условие: скорость подхода v₀ пренебрежимо мала, т. е. имеет место неравенство ω>4,0, ω-живое сечение; 2-е условие: скорости u_А (u_А=φ√2ℊH_A) и u_в (u_B=φ√2ℊH_B) (в верхней и нижней точках сжатого сечения) примерно равны друг другу; u_А≈u_B, т. е. имеет место неравенство.H’>10D,где H’-заглубление верхней кромки отверстия под уровнем жидкости в сосуде и D-высота отверстия. Как видно, рассчитывая малые отверстия, мы вовсе не должны интересоваться усло­виями движения жидкости в сосуде и всегда полагать v₀ = 0 и H₀ = H. Большие отверстия, т. е. отверстия, не удовлетворяющих указанным двум условиям или одному из них, их расчёт практически выполняется по тем же формулам, что и малых отверстий. Но при установлении коэф. расхода μ здесь, в случае несоблюдения неравенства ω>4,0, приходится интересоваться движением жидкости в сосуде. В качестве грубо ориентировочных данных можно привести след. сведения о величинах μ, относящихся к большим отверстиям, выполненным в вертикальной стенке сосуда(в случае квадратич. об-сти сопротивления): 1)отверстия со сжатием со всех сторон при отсутствии направляющич стенок μ=0,65. 2) отверстия с несовершенным полным сжатием μ=0,7.

19.Типы насадков. Общая картина движения жидкости при истечении в атмосферу из насадков Вентури.

Насадком (или насадкой) называется весьма короткая напорная (на всем своем протяжении) труба, при гидравлическом расчете которой следует пренебрегать потерями напора по длине h_L; необходимо учитывать только местные потери напора. Различают следующие основные типы насадков (рис. 10-13): 1) внешний цилиндрический насадок, или иначе, насадок Вентури (см. А ); 2)внутренний цилиндрический насадок, или иначе, насадок Борда (см. В); 3)конические насадки: сходящиеся (см. С) и расходящиеся (см. D);4) так называемый коноидальный насадок (см. Е), т. е. насадок, имеющий форму струи жидкости, вытекающей из отверстия в тонкой стенке. Предполагается, что поверхность струи при выходе ее из отверстия близка к коноидальной (линейчатой) поверхности.Представим себе истечение жидкости из отверстия, сделанного не в тонкой стенке, а в толстой (рис. 10-14, а). С гидравлической точки зрения здесь получаем насадок Вентури аb. Таким образом, изучая истечение жидкости из насадков, мы при этом изучаем также и истечение жидкости из отверстий, сделанных в толстой стенке. Назовем сечение аа «входным» (в отверстие), а сечение bb, где струя при истечении в атмосферу отделяется от стенки, «выходным» (из отверстия). Расстояние между сечениями аа и bb обозначим через l_Н и назовем его «длиной насадка» или «гидравлической толщиной стенки». Для стенки на рис. 10-14, б «входное» и «выходное» сечения практически совпадают, причем l_Н≈0. Поэтому стенка на этом рисунке в гидравлическом отношении должна рассматриваться, как тонкая (хотя конструктивная ее толщина l_к велика). Общая картина движения жидкости при истечении в атмосферу из насадков Вентури. Струя жидкости, обходя кромку а, благодаря силам инерции частиц жид-сти, поступающих в насадок сжимается до сечения ω_с, затем струя расширяется и заполняет весь насадок. при этом получаем одну водоворотную область А, имеющую кольцевую форму. В выходном сечении В-В, где жид-сть испытывает атмосферное давление р_а, имеем площадь живого сечения транзитной струи ω_В=ω, причём здесь ω- площадь отверстия, к которому присоединён насадок, как видно, при выходе в среду атмосферного давления сжатие струи отсутствует. Область А, как и транзитная струя в пределах это области, характеризуется наличием вакуума. Максимальный вакуум получается в сечении С-С, где струя имеет наибольшее сжатие и скорость. Сжатие струи вызывает увеличение кинетической энергии, а следовательно, потенциальная энергия уменьшается. Пьезометрическая линия насадка представлена линией Р₁-Р₂-Р₃-Р₄. Если в сечении В—В имеем атмосферное давление, то, двигаясь от этого сечения против течения и попадая в область, где скорости благодаря сжатию струи оказываются большими, чем в сечении В—В, мы получим давление в этой области меньшее, чем в сечении В—В, т. е. меньше атмосферного давления.