43. Истечение жидкости из малого отверстия в атмосферу при постоянном напоре.

Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке имеет вид:

H-напор над центром тяжести

l=0,5d; w_c/w=Ɛ

Запишем уравнение Бернулли для сечения 1-1 и 2-2:

Z₁+P₁/ɣ+αV₁²/2g=Z₂+P₂/ɣ+αV₁²/2g+h_f

P ₁=P₀; V₁=0; Z₁=H; Z₂=0; P₂=P_a; V₂=V_C; h_f=?

H+P₀/ɣ=V_c²/2g+P_a/ɣ+h_f

Величина потерь до сечения 2-2:

h_f=ζV_c²/2g, где ζ- коэффициент сопротивления, учитывающий потери от сечения 1-1 до сечения 2-2

H+(P₀/ɣ-P_a/ɣ)=V_c²/2g+ζV_c²/2g

H+(P₀/ɣ-P_a/ɣ)=H_прив ; H_прив=(1+ζ) V_c²/2g ; V_c=√2gH_прив/1+ζ

Эту формулу можно переписать в виде:

V_c=√1/1+ζ √2gH_прив ; =√1/1+ζ ; V_c=√2gH_прив

где - коэффициент, учитывающий потери напора и называется коэффициентом скорости

Если P₀=P_a ,то V_c=√2gH

Если жидкость идеальная, то V_c=√2gH

Q=V_cw_c=wƐ√2gH=µ₀w√2gH ; где µ₀=Ɛ и называется коэффициентом расхода отверстия, опред. по справочникам

44. Типы сжатия струи. Величина коэффициентов , , , . Инверсия струи. Траектория струи.

На степень сжатия струи влияют боковые стенки, а также дно сосуда, поэтому различают следующие типы сжатия трубы:

1)совершенное сжатие - когда боковые стенки и дно сосуда практически не влияют на сжатие сосуда

Совершенное сжатие получается если m и n удовлетворяют условие: m>3a и n>3a

Для совершенного сжатия:Ɛ=0,63-0,64; ζ=0,06; µ₀=0,62; =0,97

2)несовершенное сжатие получается в том случае если m>3а, а n<3а или наоборот n>3а

m<3а

3)неполное сжатие – если m=0, а n≥3а или наоборот m≥3a и n=0

При истечении струи в атмосферу из малого отверстия в тонкой стенке происходит изменение формы струи по ее длине, называемое инверсией струи. Обуславливается это явление в основном действием сил поверхностного натяжения на вытекающие криволинейные струйки и различными условиями сжатия по периметру отверстия. Инверсия больше всего проявляется при истечении из некруглых отверстий.

Траекторией струи называют ось струи жидкости, свободно падающей после истечения из отверстия

45. Типы насадков. Внешний круглоцилиндрический насадок. Общая картина при истечении в атмосферу.

Насадком называется весьма короткая напорная труба, при гидравлическом расчете которой следует пренебрегать потерями напора по длине h_l; необходимо учитывать только местные потери напора. Различают следующие основные типы насадков:

1. внешний цилиндрический насадок, или иначе, насадок Вентури (а)

2. внутренний цилиндрический насадок, или иначе, насадок Борда (б)

3. конические насадки: сходящиеся и расходящиеся (в,г)

4. коноидальный насадок, т.е. насадок, имеющий форму струи жидкости, вытекающей из отверстия в тонкой стенке.(д)

Общая картина движения жидкости при истечении в атмосферу:Струя жидкости, обходя кромку а, благодаря силам инерции частиц жидкости, поступающих в насадок, снижается до сечения w_c, затем струя расширяется и заполняет весь насадок. При этом получаем одну вальцовую область А, имеющую кольцевую форму. В выходном сечении В-В, где жидкость испытывает атмосферное давление Ра, имеем площадь живого сечения транзитной струи жидкости: w_B=w причем здесь w – площадь отверстия, к которому присоединен насадок; как видно, при выходе в среду атмосферного давления сжатие струи отсутствует.Вальцовая область, равно как и транзитная струя в пределах этой области, характеризуется наличием вакуума. Максимальный вакуум получается в сечении С-С, где струя имеет наибольшее сжатие и где скорости, а также кинетическая энергия жидкости, образующей транзитную струю, оказываются наибольшими.Известно, что с возрастанием кинетической энергии потенциальная энергия должна уменьшаться. Если в сечении В-В имеем атмосферное давление, то, двигаясь от этого сечения против течения и попадая в область, где скорости благодаря сжатию струи оказываются большими, чем в сечении В-В, мы получим давление в этой области меньшее, чем в сечении В-В, т.е. меньше атмосферного давления.Пьезометрическая линия Р1Р2Р3Р4 для насадков в соответствии со сказанным получает вид, изображенный на чертеже.