Истечение жидкости через отверстия и насадки
Отверстие в стенке резервуара называется малым (рис. 8.1), если его размер много меньше приведенного напора H0 = Н + (р1 —p2)/ (rg), т.е. d0 < 0,1H0 , где d0 —диаметр круглого отверстия.
Тонкой называется стенка, с которой струя соприкасается при истечении только по периметру.
По выходе из отверстия струя жидкости испытывает сжатие поперечного сечения. Отношение площади сжатого сечения струи s к площади отверстия s0 называется коэффициентом сжатия и обозначается через e :
e = s/s0 . (8.1)
Средняя скорость в сжатом сечении струи определяется по формуле
(8.2)
где H0 - постоянный приведенный напор; j - безразмерный коэффициент скорости
(8.3)
Здесь a — поправочный коэффициент Кориолиса на неравномерное распределение скоростей в сжатом сечении струи; z — коэффициент местного сопротивления отверстия.
При a =1, z = 0 получим формулу для так называемой теоретической скорости
(8.4)
Рис. 8.1. Схема истечения жидкости из резервуара через малое отверстие в тонкой стенке
Коэффициент скорости j можно определить как отношение действительной скорости к теоретической
j = u /uT . (8.5)
Расход определяется по формуле
(8.6)
где m - безразмерный коэффициент расхода, связанный с коэффициентами сжатия и скорости соотношением
m=ej. (8.7)
Теоретическим расходом называется величина
. (8.8 )
Коэффициент расхода представляет собой отношение действительного расхода Q к теоретическому:
m = Q/Qт(8.9)
Коэффициенты истечения e, j и m определяются опытным путем и в общем случае зависят от числа Рейнольдса, но для развитого турбулентного течения (Re > 105) эта зависимость практически отсутствует, и можно считать все коэффициенты для отверстия данной формы постоянными.
Для круглого отверстия диаметром d число Рейнольдса определяется по формуле
(8.10)
и при Re > 105 коэффициенты истечения равны: e = 0,62; j = 0,97; m= 0,60.
Если пренебречь сопротивлением воздуха, то струя, вытекающая из отверстия, имеет форму параболы, описываемой уравнением
Y = gx2 /(2u2). (8.11)
При истечении жидкости через затопленное малое отверстие при постоянном напоре (рис. 8.2) скорость и расход определяются по формулам (8.2) и (8.6) , в которых приведенный напор равен
H0=h1 – h2 + (p1 – p2)/(rg) = h0 = (p1 –p2)/(rg), (8.12)
т.е. представляет собой разность гидростатических напоров в резервуарах А и Б.
Рис. 8.2. Схема истечения жидкости через затопленное малое отверстие
При истечении через большое прямоугольное отверстие (рис. 8.3), размеры которого а х b имеют тот же порядок, что и глубина погружения его центра Н, расход определяется по формуле
(8.13)
где b —ширина отверстия.
Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 1769;