Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретические сведения. В инженерной практике иногда встречаются задачи, связанные с истечением жидкости через отверстия (рисунок 5.1а) или насадки (рисунок 5.1б) при постоянном или




 

В инженерной практике иногда встречаются задачи, связанные с истечением жидкости через отверстия (рисунок 5.1а) или насадки (рисунок 5.1б) при постоянном или переменном напоре.

 

Рисунок 5.1 – Истечение жидкости через отверстие (а) и насадок (б)

 

Насадком называется короткая труба, присоединенная к отверстию каким-либо образом снаружи или изнутри резервуара. Насадки, присоединенные к отверстию в стенке резервуара снаружи называются внешними, а изнутри – внутренними. По форме внутреннего канала различают насадки цилиндрические, конические, диффузорные и др. В зависимости от соотношения диаметра отверстия и толщины S стенки резервуара различают отверстия в тонкой (S<0,2d) и толстой (S>3,5d) стенках. В зависимости от удаленности отверстия от боковых стенок и днища резервуара различают отверстия с совершенным и несовершенным, полным и неполным сжатием струи. Отверстие, удаленное от боковых стенок и днища резервуара на расстояние большее 3 диаметров, является отверстием с совершенным полным сжатием струи. По соотношению диаметра отверстия и напора различаютмалые и большие отверстия.Малыми называют отверстия, диаметр которых много меньше напора.

Истечение жидкости через круглое отверстие и насадок сопровождается сжатием струи.Сжатие струи заключается в уменьшении площади сечения струи (см. рисунок 5.1) на некотором расстоянии от отверстия. Причина сжатия струи – способность движущихся материальных точек жидкости сохранять направление и скорость своего движения после прохождения отверстия, т.е. свойство инерции. Степень сжатия струи характеризуется коэффициентом сжатия

,

где Sc, dc – площадь и диаметр сжатого сечения струи;

Sо, dо – площадь и диаметр отверстия.

Численные значения коэффициента сжатия для различных случаев истечения определяются из опыта, в котором специальным устройством измеряется диаметр струи в сжатом сечении.

При истечении жидкости через некруглые отверстия наблюдается также изменение формы поперечного сечения струи (явлениеинверсии). Например, при истечении через треугольное отверстие сечение струи принимает форму треугольной звезды, а при истечении через квадратное отверстие – четырехугольной звезды. Причина инверсии струи – неуравновешенность сил поверхностного натяжения.

При истечении через отверстия или насадки потенциальная энергия жидкости, находящейся в резервуаре, превращается в кинетическую энергию струи. При этом имеют место потери механической энергии, величина которых характеризуется коэффициентом местных потерь . Вследствие потерь энергии действительный расход жидкости всегда меньше теоретического. Отношение действительного расхода к теоретическому называется коэффициентом расхода:

 

С другой стороны,

,

где φ - коэффициент скорости, который находим из выражения

,

где α - коэффициент Кориолиса для сжатого сечения струи.

Для случаев истечения маловязких жидкостей (вода, бензин и т.п.) через малые отверстия с острой кромкой при полном совершенном сжатии струи принимают с достаточной для практических целей точностью:

= 0,64; = 0,97; α=1; ξ = 0,065; = 0,62.

Задача об истечении жидкости через отверстия или насадки при постоянном напоре чаще всего сводится к определению расхода истекающей жидкости и скорости ее движения в сжатом сечении струи.

Объемный расход жидкости при установившемся истечении через отверстие или насадок из резервуара, открытого в атмосферу, определяется по формуле

, (5.1)

где H – высота столба жидкости над отверстием или насадкой (напор);

– ускорение свободного падения.

Для случаев истечения через насадок имеет место равенство μ=φ, так как на выходе из насадка сжатия струи нет, т.е. ε=1.

Внутри насадка в пределах участка, где струя сжата, образуется зона отрицательного избыточного давления – вакуум. Величина вакуума равна

,

где hВ0,74 H – высота вакуума.

Решение задач, связанных с истечением жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре, как правило, сводится к определению времени t полного или частичного опорожнения или наполнения резервуара:

(5.2)

где HH, HK – начальный и конечный напор, м;

Sp – площадь поперечного сечения резервуара при HH, м







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 339. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия