Рис. 5.6. Зависимость коэффициента расхода от числа Рейнольдса

Тогда G2 = ψ ρ S0 c2m..

Значения коэффициентов ε, ϕ, ψ в значительной степени зависят от числа Re (см. рис. 5.6). При Re>105 наступает автомодельность течения и реальная жидкость практически соответствует идеальной (ϕ→1, а ξм→0). Для отверстия в тонкой стенке при истечении маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин, кислоты жидкого кислорода и водорода) можно принимать ε = 0,63, ϕ = 0,97, ψ = 0,61. На рис. 5.6 показаны графики изменения ε, ϕ, ψ = f(Re).

5.3.2. Истечение жидкости через затопленное отверстие (истечение под уровень)

Этот процесс наблюдается при перетекании жидкости через малое отверстие из одного сосуда в другой, заполненный той же жидкостью. В этом случае гидравлические сопротивления состоят

«удара Борда-Карно» на который затрачивается вся кинетическая

Рис. 5.7. Истечение из жидкости в жидкость

Уравнение Бернулли для течения жидкости между сечениями 1 и 3 (см. рис. 5.7) в условиях с1 = с3 = 0 и с2 = const по сечению отверстия записывается так:

разность (перепад) гидростатических напоров на оси отверстия до него и за ним, р1 и р3 - давление на свободную поверхность 1 и 3. Видно, что скорость истечения и расход жидкости не зависят от глубины погружения отверстия. Значения коэффициентов ε, ϕ, ψ определяются так же, как и при истечении в газообразную среду

(см. раздел 5.3.1).

Уравнение Бернулли для случая истечения под уровень можно записать в более простом виде. Перепишем (5.6) в Па:

81

Введем следующие замены:

pдо = p1 + gz1ρ - гидростатическое давление до отверстия; pза = p3 + gz3ρ - гидростатическое давление за отверстием;

5.3.3. Струйная форсунка

Простейшая струйная форсунка представляет собой трубку 1, заканчивающуюся днищем 2 в виде отверстия в тонкой стенке (см.

рис. 5.8).

Рис. 5.8. Струйная форсунка

При течении жидкости в такой форсунке струя жидкости сужается в меньшей степени по сравнению с истечением жидкости из неограниченного объема, и коэффициент так называемого несовершенного сужения струи рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

82

трубки; ε - определяется в соответствии с рекомендациями разд. 5.3.1.

Скорость истечения жидкости из струйной форсунки определяется по уравнению Бернулли с учетом кинетической энергии жидкости в трубке:

5.4. Гидравлический расчет трубопроводов

Жидкость движется по трубопроводу вследствие того, что ее потенциальная энергия в начале трубопровода больше, чем в конце. Располагаемая разность потенциальных энергий затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений между рассматриваемыми сечениями трубопровода, а в случае изменения площади проходного сечения трубопровода еще и на изменение кинетической энергии жидкости. Повышенный запас потенциальной энергии в начале трубопровода может создаваться за счет работы насоса - насосная подача; повышенного давления газа на свободную

83