Тема 3.4 Истечение жидкости из отверстий и насадков

Студент должен:

знать: законы истечения, назначение и типы насадков;

уметь: определять скорость, расход, время истечения жидкости из

отверстий и насадков, давление струи жидкости на преграду.

Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке. Истечение жидкости при переменном напоре. Истечение жидкости под уровень. Истечение жидкости из насадков. Влияние числа Рейнольдса на истечение жидкости. Давление струи жидкости на преграду. Практическое применение насадков.

Лабораторная работа № 11

Практическое занятие № 6

Литература: 1,с. 91-99; 2,с. 47-53; 3, с. 159 -180; доп.1,с.64-80

Методические указания

При изучении каждого типа пропускных отверстий (отверстие в тонкой стенке, насадки) необходимо вначале рассмотреть классификацию их, а затем уже расчетные формулы для определения скорости истечения и расхода. При выводе указанных расчетных формул используются основные уравнения гидродинамики: уравнение Бернулли и уравнение неразрывности потока, причем учитываются потери напора (местные).

Важно уяснить по каждому типу пропускных отверстий методику определения величин коэффициентов: сопротивления, сжатия, струи, скорости и расхода, без численных значений которых нельзя выполнить технический расчет.

Для насадков надо усвоить расчет гидродинамического давления в сжатом сечении, обратить внимание на предельное значение напора, выше которого насадок перестает работать.

Следует уяснить причины увеличения расхода, при истечении из насадка, по сравнению с отверстием в тонкой стенке с той же площадью сечения.

Для рассмотрения истечения под переменным уровнем (напором), нужно сравнить время, которое необходимо для вытекания одного и того же объема жидкости под переменным напором и при постоянном напоре.

Для истечения через отверстие с острой кромкой и с насадком характерно отсутствие значительных потерь по длине и относительное постоянство для каждого насадка коэффициентов местного сопротивления, а отсюда скорости φ и расхода μ.

При этом уравнение Бернулли для скорости истечения приводится к очень простой формуле:

_____

υ = φ√ 2g Н

где Н – действующий напор, в общем случае равен:

Н = h + Р₁ – Р₂ + υ₀²

ρg 2g

где Р₁ – Р₂ – разность давлений внутри и снаружи

h – разность ординат точек, в которых известны давления Р₁ и Р₂

υ₀- скорость подхода к отверстию в том живом сечении, давление в

котором равно Р₁.

Относительное постоянство коэффициентов скорости – φ, расхода – μ, сопротивления – ξ, сжатия – ε позволяет с успехом пользоваться отверстиями с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода, чем и вызван в основном интерес к вопросам истечения. В заключении следует познакомиться с силой реакции струи; с причинами ее возникновения, а также с воздействием струи с неподвижными и подвижными поверхностями.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими признаками характеризуется истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке сосуда?

2. При каких условиях короткую трубу можно рассматривать как внешнюю цилиндрическую насадку?

3. Напишите формулы скорости и расхода для истечения жидкости из отверстия и через насадки.

4. Объясните причину образования вакуума, пользуясь уравнением Бернулли, при истечении жидкости через внешний йилиндрический насадок.

5. Как связаны между собой коэффициенты скорости, сжатия, расхода и сопротивления?

6. Как изменится расход и скорость при истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок по сравнению с истечением из малого круглого отверстия того же сечения в тонкой стенке сосуда?

7. Какая форма насадка обеспечивает наибольший расход при заданной величине отверстия в стенке сосуда?

8. Какое оказывает влияние напор на величину коэффициента расхода μ при истечении через цилиндрические насадки?

9. как рассчитываются затопленные отверстия и насадки?