Вопросы для самопроверки. Предельное значение действующего напора истечения

Предельное значение действующего напора истечения. Значения коэффициентов расхода для различных типов насадок. Использование теории истечения через отверстия и насадки в технике. Движение жидкости через узкие плоские и кольцевые щели.

Основное содержание лекции

При истечении жидкости через насадки (короткая трубка длиной, равной 2-6 диаметрам) при постоянном напоре расход определяется по той же формуле, что и при малом отверстии, но в данном случае является коэффициентом расхода насадка, который зависит от типа насадка и режима движения жидкости. Этот коэффициент по своему значению больше коэффициента расхода малого отверстия. Например, для внешнего цилиндрического насадка осредненное значение = 0,80, для коноидального насадка = 0,96 - 0,99 и т. д.

В работе насадков основную роль играют изменение формы поперечного сечения по длине и сама длина насадка. Поэтому в настоящем разделе основное внимание нужно уделять условиям истечения жидкости, в соответствии с которыми и назначаются расчетные коэффициенты. Наиболее простыми насадками являются цилиндрические. На их примере нужно изучить условия нормальной работы. Внешне нормальную работу характеризует заполнение жидкостью всего выходного сечения, а по существу — образование вакуума в зоне сжатия. Практически это требует определенной длины насадка, ограничения напора предельным и заполнения насадки жидкостью в момент пуска.

В заключение следует отметить, что напорные водопропускные дорожные трубы обычно работают как насадки, а полунапорные — как отверстия.

1. Что называется насадком? Чем отличается насадок от трубопровода? 2. Как изменяется кинети­ческая энергия струи при истечении через сужающийся и расши­ряющийся насадки? 3. Почему коэффициенты скорости и рас­хода насадка не равны единице? 4. Как изменяются расход и скорость при истечении жидкости через цилиндрический насадок по сравнению с истечением ее из круглого отверстия того же диаметра и под тем же напором? 5. Чем отличается «насадок» от «трубы»? 6. В чем особен­ности истечения жидкости из большого отверстия по сравнению с исте­чением ее из малого отверстия?

Раздел VI Истечение через водосливы

Лекция 16. Классификация водосливов. Расчетные формулы для определения расхода жидкости через водосливы с тонкой стенкой и широким порогом

Учет бокового сжатия. Условия подтопления. Примеры задач по расчету водосливов. Использование теории истечения через водосливы при гидротехнических расчетах.

Основное содержание лекции

Водосливы - широко распространенные водопропускные сооружения. Основными характеристиками работы водослива являются расход и напор (статический и гидродинамический), коэффициенты скорости, бокового сжатия и расхода. Величина перечисленных характеристик зависит от гидравлического сопротивления водослива, а оно, в свою очередь, от конструкции водослива и характера перелива в зависимости от уровня воды за водосливом (в нижнем бьефе). Влиянию этих факторов на работу водослива и нужно посвятить основное внимание.

Конструктивно водосливы делятся на водосливы с тонкой стенкой, с широким порогом и практического профиля. Понятия «водослив с тонкой стенкой» и «с широким порогом» — относительные. Если поток, переливаясь через верхнюю грань водослива, больше нигде не касается его горизонтального порога, то такой водослив называют водосливом с тонкой стенкой (аналогично с отверстием в тонкой стенке). Если на горизонтальном пороге водослива имеет место плавно изменяющееся движение, то такой водослив называют водосливом с широким порогом. Все промежуточные случаи отно­сятся к водосливам практического профиля.

При изменениях напора и расхода одна и та же конструкция может оказаться любым из перечисленных типов водосливов.

Водосливы с тонкой стенкой имеют наиболее устойчивые коэффициенты расхода, поэтому часто используются как водомеры.

Водосливы практического профиля, в частности с хорошо обтекаемым оголовком и криволинейной сливной гранью, широко используются в гидротехнической практике. Такие водосливы прямоугольного, трапецеидального профиля и другие часто применяются в водобойных сооружениях. Самые распространенные в дорожной практике водопропускные трубы и малые мосты рассчитываются на базе теории водослива с широким порогом.

Каждый водослив может работать как свободный и как подтопленный. У свободных водосливов горизонт нижнего бьефа не препятствует переливу потока через водослив. Гидравлические характеристики водослива (Q, H, m и др.) в этом случае определяются только сопротивлениями входного участка, т. е. конструкцией.

Работа подтопленного водослива зависит не только от сопротивления входа. К ним добавляется влияние нижнего бьефа на перелив потока через водослив. Свободное истечение на входном участке переходит в подтопленное. И чем выше горизонт нижнего бьефа, тем больше его влияние в этом случае.

Учитывая описанную выше физику явления и теорию сопряжения бьефов, можно сформулировать два условия подтопления водосливов. Для водослива с тонкой стенкой и практического профиля бытовая глубина должна превышать высоту порога и обеспечивать затопленный прыжок за ним. Для водослива с широким порогом бытовая глубина должна превышать сумму высоты порога и второй сопряженной глубины сжатого сечения на нем, что тоже обеспечивает затопленный прыжок в сжатом сечении на пороге.

Дата добавления: 2014-01-07