Истечение из насадок

Основные понятия и определения. Насадками (Н) наз. трубки различных форм и размеров, приставляемые к отверстию, через которое происходит истечение жидкости. Длина Н составляет 3-5 диаметров отверстия. Характер истечения существенно зависит от формы Н. Из формул (9), (11) видно, что они справедливы и для истечения через Н. Однако, коэффициенты φ, μ будут зависеть от вида Н.

Различают следующие типы Н: 1) внешний цилиндрический; 2) внутренний цилиндрический; 3) конический сходящийся; 4) конический расходящийся; 5) коноидальный.

Приводятся значения φ, μ этих Н. Для некоторых типов Н φ= μ, тогда ε=1. Это объясняется тем, что сжатие струи происходит внутри этих Н.

Замечание. При прочих равных условиях расход через внешний цилиндрический Н на 30% больше, чем через круглое отверстие того же диаметра.

Цилиндрический Н. При входе в Н струя сжимается, а затем расширяется. При этом в области сжатия образуется застойная зона, заполненная вихрями.

На основе уравнения Бернулли, записанного для области сечений внутри цилиндрического Н, закона изменения количества движения (для определения потерь напора на внезапное расширение струи), выражения массового расхода, имеем сооотношене Борда для участка 1-2 Н

. (1)

Из уравнения неразрывности для струи имеем

, (2)

где ε_вх – коэффициент сжатия струи при входе в Н.

С учетом (1), (2) уравнение Бернулли имеет вид в нашем случае

. (3)

Т.к. ε_вх<1 то из (3) следует, что p₁<p₂, то есть в сечении 1 имеется разрежение, что приводит к увеличению расхода по сравнению с круглым отверстием.

При истечении в атмосферу p₂=p_атм и в сечении 1 образуется вакуум. Величина этого вакуума равна и тем больше, чем больше напор истечения.

Существует предельное значение , выше которого работа Н нарушается, происходит отрыв струи от его стенок и расход резко уменьшается. При этом истечение происходит также через отверстие. Явление отрыва струи от стенок наз. срывом истечения. С увеличением длины Н сказывается увеличение потерь на трение по его длине.

Для Н имеем

. (4)

Из (4) можно определить значение l/d, при котором расход через Н равен расходу через отверстие.

Истечение жидкости при переменном уровне.

Рассматривается истечение жидкости через малое отверстие или Н при переменном уровне в резервуаре. Условия течения нестационарные, площадь поперечного сечения резервуара Ω зависит от высоты z. Приравнивая объемы вытекающей через отверстия жидкости и опустившийся в резервуаре за счет этого процесса за время dt, имеем

. (5)

Учитывая (11, Темы 7), имеем

. (6)

Или т.к. , то . (7)

Из (7) следует, что время опускания уровня в резервуаре от отметки z₁ до z₂ равно

. (8)

В соответствием с (8) имеем:

1. Истечение из вертикального цилиндра (Ω=const).

(9)

2. Истечение из горизонтального кругового цилиндра.

. Тогда из (8) будет

. (10)

3. Истечение из сферического резервуара.

, где b – определяется из (10). Тогда и

. (11)

Глава 14. Гидравлический удар в трубопроводах

Течения с особенностью границы области движения рабочих сред (однородных/неоднородных по структуре и составу жидкостей и газов), режима течения чрезвычайно широко распространены в технических системах, встречающихся в нефтяной и газовой промышленности, теплоэнергетике. Они обладают рядом важных свойств, изучение которых позволяет глубже проникнуть в суть процессов интенсификации течения и тепломассообмена при ламинарном и турбулентном прямоточном и закрученном движениях инертных и химически реагирующих гидрокарбонных смесей, а также предотвращения аварийных ситуаций работы трубопроводов.

Дата добавления: 2014-11-29