4.Истечение жидкости из отверстий и насадков

4.1. Истечение жидкости из отверстий

В гидравлике различают малые и большие отверстия: отверстие называют малым, если его вертикальный размер не превышает 0,1 напора.

При истечении из малого отверстия в тонкой стенке при постоян­ном напоре

скорость и расход жидкости определяются по формулам:

где и– коэффициенты скорости и расхода, значения которых приведены в табл. П-27 приложения;

— площадь отверстия;

Н — геометрический напор над центром тяжести отверстия;

— давление на свободной поверхности жидкости;

— давление в среде, в которую происходит истечение.

Коэффициенты исвязаны между собой соотношением

где - коэффициент сжатия струи, который представляет собой коэффициент сжатия струи в сжатом сечении к площади отверстия.

Коэффициент скорости выражается через коэффициент потерь местного сопротивления с помощью формулы

где - коэффициент кинетической энергии.

При истечении из открытого резервуара в атмосферу формулы скорости и расхода упрощаются:

Координаты х и у точек осевой линии струи в этом случае связаны между собой соотношением

При истечении под уровень (в этом случае отверстие называется затопленным) скорость и расход выражаются следующим образом :

где — разность уровней.

Время частичного опорожнения от­крытого призматического резервуара через отверстие в тонкой стенке, за которое напор меняется от H₁до H₂, определяется по формуле

которая при H₂= 0 (полное опорожнение резервуара) после преобразования примет такой вид

где - площадь поперечного сечения резервуара;

W - объем жидкости в резервуаре в начальный момент;

- расход жидкости через малое отверстие площадьюпри напореН₁.

При истечении из больших прямоугольных отверстий в вертикальной стенке резервуара расход равен

где b– ширина отверстия;

Н₂ – напор над нижней кромке отверстия;

Н₁– напор над верхней кромкой отверстия.

4.2 Истечение жидкости из насадков

Насадкомназывается короткая трубка (длиной 3—4 диаметра), присоединенная к отверстию. В зависимости от формы насадки делятся на:

1) цилиндрические — внутренние и внешние ( а,г);

2) конические — сходящиеся и расходящиеся ( б,д);

3) коноидальные ( в).

При истечении из внешнего цилиндрического насадка ( а) образуется вакуум, вследствие чего жидкость подсасывается из ре­зервуара. Поэтому коэффициент расхода для насадка больше, чем для отверстия в тонкой стенке такого же диаметра. Величина вакуума в насадке зависит от напо­раНи может быть определена по формуле

Если при истечении воды с температурой 0 - 50° С напор Hбудет больше 12 - 13м, то в насадке произойдет срыв вакуума, и тогда истечение из на­садка будет происходить так же, как и через отвер­стие в тонкой стенке.

Расход и скорость при истечении из насадка опре­деляются по тем же

формулам, что и при истечении из малого отверстия. Значения коэффициентов расхода , скоростии сжатия струидля насадков приведены в таблице П-27 приложения.