Истечение жидкости через затопленное отверстие.
1
Н
2 2
h0
O O
z1 + + = z2 + + + h1-2
z1 = h1; z2 = h2
P1 = P2 = Pa
υ1 = υ2 = 0;
h1
+
+ 0 = h2
+
+ (
)
вх
= α
(1 -
)
Sc
<< S
υc
=
Истечение через насадки.
Насадки применяют для изменения расхода воды, организации направления слива, создания фонтанных, пожарных и др. струй.
Насадка – короткий патрубок, длина которого в несколько раз больше диаметра.
Наружные
(вентури)
При истечении через насадок струя, вытекающая из емкости, сначала сжимается, а затем расширяется, заполняя все сечение насадка, и выходит из него, имея равное площадь струи площади насадка
ε = =1.
Внутри насадка в той области, где струя сжимается, образуется вакуумметрическая зона, за счет которой в насадок поступает дополнительное количество воды.
1
Н
2
0
2
Для определения скорости и расхода запишем уравнение Бернулли.
z1 + + = z2 + + + h1-2
z1 = H
z2 = 0
P1 = P2 = Pa
υ1 = 0
υ2 = υ ;
h1-2 = hм + hl
H +
+0 = 0 +
+
+
+
υ =
=
=
μ
Q = S0
Преимуществом насадка в сравнении с отверстием является больший расход вытекающей воды за счет того, что коэффициент сжатия струи в насадке равен 1, а в отверстии 0,64. так же за счет образования вакуума внутри насадка за счет сужения и расширения струи. Такой режим работы насадка называется безотрывным. Для того, чтобы насадок работал в безотрывном режиме его сначала необходимо заполнить жидкостью. Кроме сжатия наблюдается инверсия струи –форма поперечного сечения струи изменяется по длине (квадратная → крестообразная и т.д).Это явление обусловлено влиянием не параллельности скоростей отдельных частиц и действием сил поверхностного натяжения.
Оптимальной длиной насадка считают 3-4 диаметра; если длина меньше, то насадок будет работать как просто отверстие; если длина больше, то увеличиваются потери на трение и скорость уменьшается.
Истечение через большое отверстие.
Особенностью истечения через большое отверстие является разность напоров под верхней и нижней кромками.
Кроме этого ширина отверстия также может меняться в зависимости от напора, поэтому расход через большое отверстие определяется интегрированием элементарных расходов.
За элементарный расход принимается расход, протекающий через бесконечно малую полосу, шириной bz, высотой dz.
H1
H2
dz
z
bz
В общем случае ширина bz = f(z) - является функцией глубины:
dQ
= μ
bz
dz
Q
=
μ
bz
z3/2.
Если bz = const =b, то Q = μ bz z3/2.
Если bz
≠ const,
то Q
=
μ
bz
.
dz
Если истечение происходит не в атмосферу, а под уровень, то за z принимают разность уровней в разрезах.