Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Истечение жидкостей из отверстия в тонкой стенке


При истечении жидкости из какого-либо резервуара происходит процесс превращения запаса потенциальной энергии в кинетическую энергию свободной струи. Основной вопрос исследования – определение скорости истечения и расхода жидкости для различных форм отверстий и насадков.

Рассмотрим истечение жидкости через круглое отверстие в тонкой стенке (рис. 4.20). Отверстием в тонкой стенке называется отверстие, толщина стенок которого составляет не более 1/4 диаметра. Рассмотрим случай, когда жидкость вытекает из резервуара в атмосферу (см. рис. 4.20). Напишем уравнение энергии в форме напоров для сечения 1-1 и С-С. Обозначим давление на поверхности жидкости в резервуаре p0, – заглубление центра отверстия под уровнем жидкости в сосуде. Струя, вытекающая под давлением столба жидкости высотой и разностью давлений , при выходе из отверстия сжимается до сечения С-С. В сечении С-С струйки приблизительно параллельны и движение можно считать плавноизменяющимся, поэтому для этого сечения можно применить уравнение Бернулли. Такое сжатие обуславливается инерцией частиц жидкости, движущихся при подходе к отверстию по криволинейным траекториям. Степень сжатия струи оценивается коэффициентом

  , (4.21)

Рис. 4.20. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке

где – отношение площади струи в сжатом сечении к площади отверстия.

Для плоскости сравнения, проведенной относительно оси отверстия, запишем уравнение Бернулли для движения жидкости от свободной поверхности, где скорость можно принять равной нулю, до сечения С-С

,

где – коэффициент сопротивления отверстия.

Выполним небольшие преобразования

или ,

где H – расчетный напор

  . (4.22)

Скорость истечения

  , (4.23)

где φ – коэффициент скорости.

Нами получена формула Торричелли для определения скорости струи, вытекающей из резервуара.

Если резервуар открыт, то, тогда

  и . (4.24)

Расход через сжатое сечение

,

где ε – коэффициент сжатия струи; – площадь сечения отверстия.



Окончательно получаем:

  , (4.25)

где μ – коэффициент расхода.

4.10. Зависимость коэффициентов истечения
от числа Рейнольдса

При истечении вязких жидкостей (например, дизельного топлива через форсунки) или при истечении с небольшими скоростями маловязких жидкостей (при малых числах Рейнольдса) будет проявляться зависимость величин коэффициентов истечения μ, φ, ε от Re (см. рис. 4.21).

Рис. 4.21. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса

При истечении через малое отверстие в тонкой стенке коэффициент скорости φ с увеличением Re возрастает, что связано с уменьшение сил вязкости, что в свою очередь сказывается на уменьшении коэффициента сопротивления ξ. Коэффициент сжатия уменьшается вследствие увеличения радиусов кривизны поверхности струи на её участке от кромки до сжатого сечения С-С (см. рис. 4.22). При Re → ∞ значения коэффициентов φ и ε приближаются к значениям, соответствующим истечению идеальной жидкости (φ = 1, ε = 0,6).

Рис. 4.22. Истечение жидкости из отверстия

Изменение величины коэффициента расхода μ определяется его зависимостью от коэффициентов φ и ε:

  . (4.26)

Зная характер изменения коэффициентов μ, φ, ε от числа Re при истечении через отверстия и насадки, можно с большей точностью определить скорость , расход Q и другие параметры потока.

При больших числах Re (турбулентный режим) коэффициенты истечения постоянны, зависят только от вида отверстия, определяются опытным путем и приводятся в справочниках.

Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой
<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Кавитация | Истечение из насадков

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 364; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.022 сек.