![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Истечение в атмосферу при постоянном напоре через малые отверстия в тонкой стенке
Уточним понятие тонкая стенка и малое отверстие. Будем считать стенку тонкой тогда, когда отверстие имеет острую кромку и стенка не влияет на форму струи (не соприкасается с ней) (рис. 2.а). В противном случае будем называть стенку толстой (рис. 2. б). Через отверстие в толстой стенке жидкость течет как бы в короткой трубе. Введем понятия малое и большое отверстие. Отверстие будем считать малым тогда, когда в поперечном сечении струи после выхода из отверстия (в сжатом сечении) (рис. 3) можно считать скорости во всех точках сечения равными между собой (при этом коэффициент Кориолиса Малому отверстию круглой формы отвечает условие d≤ 0, 1 H. РHРHhР ассмотрим истечение жидкости из резервуара большой емкости через круглое малое отверстие с острой кромкой при постоянном напоре Н (рис. 7.3). На выходе струи из отверстия форма поперечного сечения струи изменяется, а площадь сечения уменьшается. В результате подтекания жидкости к отверстию со всех его сторон происходит уменьшение площади поперечного сечения. Это явление называется сжатием струи, а площадь поперечного сечения плоскости n-n (рис. 3) – площадью сжатого сечения По данным опыта, диаметр струи в сжатом сечении dc≈ 0, 8d, поэтому коэффициент сжатия
Кроме сжатия струи, наблюдается явление инверсии струи. Оно заключается в том, что форма поперечного сечения струи изменяется по её длине. Например квадратное сечение переходит в крестообразное и т.д. (рис. 4).
Рис. 3. Рис. 4. Это явление обусловлено влиянием непараллельности скоростей отдельных частиц жидкости при выходе из резервуара и действием сил поверхностного натяжения. Скорость истечения из резервуара определяется как скорость в сжатом сечении (рис. 3). Запишем уравнение Бернулли для двух сечений: для плоскости свободной поверхности в резервуаре и плоскости сжатого сечения
Отметим, что давление в сжатом сечении равно атмосферному p0 (так как струя находится в свободном движении) и коэффициент Кориолиса равен единице в сжатом сечении скорости течения во всех точках сечения можно считать равными и параллельными между собой. Тогда, определяя потерянный напор по формуле или
где Н – напор над центром тяжести отверстия. Итак, скорость истечения
Обозначая
окончательно получим
Коэффициент Для малых круглых отверстий при больших числах Re по опытным данным (для воды) По коэффициенту скорости
Для круглого отверстия при Коэффициенты Обычно принимают Расход определяется по формуле
В данном случае целесообразно воспользоваться сжатым сечением, для которого
где
Определив коэффициенты Коэффициент
Значение коэффициентов Дальность полета струи при истечении (рис. 5) при небольших скоростях u и небольших высотах падения Δ z, когда можно пренебречь сопротивлением окружающего струю воздуха и принять форму струи параболической (в случае горизонтального направления скорости при выходе из отверстии), получим или
Этой формулой часто пользуются при экспериментальном определении коэффициента скорости
предварительно измеряя дальность полета l, напор H и снижение струи
|