![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Истечение жидкости из отверстий и насадок
В пищевой и перерабатывающей промышленности процессы истечения имеют место при опорожнении емкостей для транспортировки и хранения жидкостей, мойке тары, дозировании жидких сред и т.п. Рассмотрим достаточно типичный случай истечения жидкости из сосуда через отверстие в тонкой стенке (рис.39), исследованный Торричелли еще в 1644 г. Под действием частиц, движущихся по криволинейным траекториям, струя резко сжимается. За сечением С-С, расположенном на расстоянии Применим к сечениям 1-1 и С-С уравнение Бернулли, считая движение струи турбулентным
По формуле Борда-Вейсбаха (14) потери напора равны С учетом этого где p0
l Рис.39 Объемный расход жидкости равен где e – коэффициент сжатия струи; w – площадь отверстия; m=je – коэффициент расхода. Когда отверстие достаточно далеко удалено от стенок, сжатие струи можно считать совершенным. Коэффициент местного сопротивления в этом случае составляет x=0, 06, а скоростной коэффициент j=0, 97. Коэффициент сжатия струи равен e=0, 63-0, 64, среднее значение коэффициента расхода m=0, 62. Дальнобойность струи определяется по известному соотношению
Важной практической задачей является определение времени опорожне-ния резервуара. Она сводится к анализу истечения с переменным напором. Объем жидкости, вытекающей через отверстие за время dt, можно представить в виде где h – текущий уровень жидкости над осью отверстия; S – площадь поперечного сечения резервуара. Интегрируя это уравнение от H до 0, найдем где V – исходный объем жидкости в резервуаре. Как видно, это время в два раза больше времени истечения из резервуара такого же количества жидкости с постоянным напором. Истечение из насадок, типы которых приведены на рис.40, имеет свои особенности.
Рис.40 (1 - насадок Борда; 2- насадок Вентури; 3- конический насадок; 4-коноидальный насадок) Основное отличие истечения жидкости из насадка Вентури состоит в появлении вихревого движения жидкости и вакуума в зоне максимального сжатия струи (рис.41). Вихреобразование и резкое расширение потока после этой зоны приводят к появлению значительных потерь напора.
Рис. 41 Применив уравнение Бернулли к сечениям 1-1 и B-B, получим Коэффициент местного сопротивления в этом случае равен x=0, 5, а скоро-стной коэффициент j=0, 82. По сравнению с истечением из отверстия скорость струи уменьшается на 15 %, а расход возрастает на 32 %. В этом и состоит смысл применения насадок. Значение разряжения в сечении С-С находится из уравнения Бернулли, записанного по отношению к сечениям С-С и B-B. Если принять коэффициент сжатия струи e=0, 63, а коэффициент сопротивления на участке С-B x=0, 35, то
Предельному вакууму соответствует приведенный напор 8 м. При превышении этого значения струя отрывается от стенок насадка, воздух проникает в узкое сечение, вакуум срывается и истечение происходит так, как из отверстия в стенке резервуара. Из приведенных на рис.40 типов насадок наиболее эффективным является коноидальный.
|