Вопросы. 1. От каких факторов и как зависят потери энергии, коэффициент Дарси и сопротивления по длине при ламинарном режиме?

1. От каких факторов и как зависят потери энергии, коэффициент Дарси и сопротивления по длине при ламинарном режиме? при турбулентном режиме?

2. Что такое местное сопротивление и на что тратится энергия потока при его преодолении?

3. В чем заключается отличия призматических русел от непризматических?

4. Каковы условия существования равномерного движения потока в открытом русле?

5. В каких пределах может изменяться величина коэффициента шероховатости для каналов и естественных русел?

6. Что такое гидравлически наивыгоднейшее сечение канала?

1.6. Истечение жидкости из отверстий и насадок при постоянном напоре

Основная формула расхода жидкости из отверстий и насадков при постоянном напоре

(2.36)

где μ = φε - коэффициент расхода;

- коэффициент скорости;

ζ - коэффициент сопротивлений;

ε = ω_с/ω - коэффициент сжатия;

ω_с - площадь струи в сжатом сечении;

ω - площадь отвестия;

Н₀ = Н + αν₀ ²/2g – напор с учетом скорости подхода жидкости ν₀ к отверстию;

α – коэффицинет Кориолиса.

Коэффициент расхода μ при истечении через отверстия обычно равен 0.6-0.62. При увеличении размеров отверстия и напора величина μ уменьшается.

При истечении из отверстий сжатие считается совершенным, если отверстие достаточно удалено от направляющих стенок резервуара. Условие совершенного сжатия: l₁ > 3a, где а – ширина отверстия, и l₂ > 3b, где b – высота отверстия (Рис.2.12)

Если отверстие расположено к боковым стенкам или дну ближе, чем указано выше, то сжатие считается несовершенным.

Для увеличения коэффициента расхода μ применяются специальные приспособления, называемые насадками. Типы насадков: а) внешний цилиндрический насадок, б) внутренний цилиндрический насадок, в) конически сходящийся насадок, г) конически расходящийся насадок, д) коноидальный насадок (рис. 2.13).

Рис.2.13

В местах сжатия струи у стенок насадка образуются отжимы потока, заполненные жидкостью, находящейся в вихреобразном движении. В этих отжимах образуется пониженной давление (вакуум), что может быть обнаружено с помощью трубки, поставленной в область отжима (см. рис. 2.3), в которой жидкость поднимется до определенной высоты, соответствующей величине вакуума.

Для малых отверстий, размер которых по высоте меньше, чем 0.1 Н, численные значения коэффициентов расходов приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Вид отверстия	φ	ε	μ	Примечания
Отверстие с острой кромкой	0,97	0,64	0,62	При полном совершенном сжатии
Внешний цилиндрический насадок	0,82		0,82	При длине насадка l = 3 - 4d
Внутренний цилиндрический насадок	0,71		0,71
Конический сходящийся насадок	0,96	0,98	0,94	При β = 13^0
Конический расходящийся насадок	0,45		0,45	При β = 6^0 коэффициент μ отнесен к выходному сечению
Коноидальный насадок	0,97		0,97

При истечении из затопленного отверстия или насадка, т.е. когда свободная поверхность жидкости за отверстием находится выше его цента, практические значения всех приведенных коэффициентов находятся так же, как и для незатопленного отверстия. Напор при этом принимается равным:

Н = Н₁ – Н₂,

Расход определяется по формуле:

(2.37)

Задача 1

Через цилиндрический насадок, расположенный в стенке (рис.2.15) расходуется вода в количестве Q. Диаметр насадка D, длина L, коэффициент потерь ξ_т.с. = 0.06.

Определить напор Н над центром насадка, скорость v_c и давление р_с (в сжатом сечении).

Задача 2

Резервуар разделен на три отсека перегородками, в которых имеются отверстия (рис.2.16): в первой перегородке прямоугольное с площадью ω ₁, во второй – квадратное, примыкающее одной стороной ко дну. В наружной стене отверстие круглое, диаметром D.

Разность между отметкой воды в левом отсеке и отметкой центра наружного отверстия Н.

Определить расход воды из резервуара и напоры Н₁ и Н₂, Н₃ при установившемся истечении воды из наружного отверстия в атмосферу.

Задача 3

В теле железобетонной плотины проектируется водопуск в виде трубы длиной L. Напор над водопуском при свободном истечении равен Н₁. Разность отметок уровней воды в верхнем и нижнем бъефах плотины Н₂ (рис.2.17). Скорость подхода воды к плотине . Определить диаметр D водовыпуска, если расход Q. Кроме того установить:

1. Какой будет расход через водопуск, если уровень нижнего бъефа поднимется на 10 м;

2. На какой глубине Н₁ относительно уровня верхнего бъефа следует расположить водопуск, чтобы он пропускал наибольший расход (при свободном истечении).

Рис. 2.17

Дата добавления: 2014-01-05