Истечение через затопленное малое отверстие

 

При истечении жидкости через затопленное малое отверстие при постоянном напоре (рис. 7.3) скорость и расход определяются по фор­мулам (7.2) и (7.6), в которых приведенный напор равен

 

H₀=h₁ – h₂ + (p₁ – p₂)/(r g) = h₀ = (p₁ –p₂)/(r g),           (7.13)

 

т.е. представляет собой разность гидростатических напоров в резервуа­рах А и Б.

Рис. 7.4. Схема истечения жидкости через затопленное малое отверстие

 

Истечение через насадки

 

Насадками называются короткие патрубки различных форм, через которые происходит истечение жидкости. Обычно длина насадка             l =(З ¸ 8) d. Насадки разных типов показаны на рис. 7.5 (а —внешний цилиндрический, б —внутренний цилиндрический, в —конический сходящийся, г — конический расходящийся, д — коноидальный). В не­которых случаях (при малых геометрических размерах отверстий) в качестве насадка может выступать и толстая стенка. Насадки имеют различные характеристики истечения. Коэффициенты истечения для насадков, так же как и для отверстий, зависят от числа Рейнольдса. В табл. 7.1 приведены эти значения для Re > 10⁵. Для всех насадков коэффициенты e, j и m относятся к выходным сечениям.

При истечении из цилиндрического насадка в атмосферу (р₂ = Р _а ) в сжатом сечении струи (рис. 7.5, х - х) образуется вакуум, равный

 

p _в = p _а – p_x = 2 j ² r g H₀ (1 - e _x) / e _x ,                 (7.14)

 

  где e _x - коэффициент внутреннего сжатия струи в насадке, т.е.

 

e _x = sx / s ₀.                                       (7.15)

 

Для нормальной работы насадка необходимо, чтобы давление в сече­нии х — х было выше, чем давление насыщенного пара при данной тем­пературе, т.е., p_x  > p _п , или р_в< р _а – р _п.

 

 

Рис. 7.5. Типы насадков: а - внешний цилиндрический; б - внутренний цилиндрический; в - конический сходящийся; г - конический расходящийся; д – коноидальный.

 

Когда напор становится равным предельному, наступает явление кавита Напор, при котором давление в сжатом сечении становится равным давлению насыщенного пара, называется предельным напором:

                         (7.16)

Для цилиндрического насадка при e _х = 0,64 и j = 0,82                     H _пр = (р _а – р _п ) / (0,75 r g).

ции и происходит срыв работы насадка, т.е. суженная струя в дальнейшем не заполняет насадка, а протекает, не касаясь его стенок.

Расход при этом резко падает. Для нормальной работы насадка необхо­димо, чтобы выполнялось условие H ₀ < H _пр.

Если же жидкость течет по трубопроводу длиной l и диаметром d под действием напора H ₀, то скорость и расход можно подсчитать по формулам (7.2) и (7.6), где

 

,                    (7.17)

 

где l - коэффициент гидравлического сопротивления; z - коэф­фициент местных потерь.

В этом случае m называется коэффициентом расхода сис­темы.

 

 

 

Рис. 7.6. Схема истечения жидкости из наружного цилиндрического насадка (х - х - сжатое сечение струи)

 

Таблица 7.1.

 

Отверстие или насадок	e	j	m
Круглое отверстие в тонкой стенке Внешний цилиндрический насадок Внутренний цилиндрический насадок Конический сходящийся насадок (q =13°24') Конический расходящийся насадок (q = 8°) Коноидальный насадок	0,62                  1                     1                     0,98   1   1	0,97 0,82 0,71 0,97   0,45   0,98	0,60 0,82 0,71 0,95   0,45   0,98