Истечение жидкости через отверстия и насадки (общие сведения)

Классификация отверстий:

1. малые (геометрический напор постоянный по отверстию, то есть высота отверстия в вертикальной стенке не больше) ибольшие (геометрический напор переменный по отверстию). Отверстие любого размера в дне сосуда будет малым;

2. форма отверстия правильная, неправильная;

3. тонкостенные (толщина стенки не влияет на условия истечения ) итолстостенные (толщина стенки сказывается на условиях истечения);

4. отверстия в вертикальной, наклонной стенках и дне сосуда.

Классификация истечений:

1. при постоянном и переменном напорах;

2. из сосудов с вертикальной осью и неправильной формы;

3. свободное (чаще всего в атмосферу, уровень жидкости за отверстием не влияет на истечение), несвободное (из подтопленных или затопленных отверстий, истечение под уровень);

4. при всестороннем и неполном сжатии струи;

5. при совершенном (стенки и дно сосуда не влияют на истечение) и несовершенном сжатии струи (стенки или дно сосуда влияют на истечение, при - -расстояние от боковой стенки или дна меньше утроенного размера отверстия).

Истечение жидкости через отверстие может происходить при постоянном и переменном напоре. Если истечение жидкости через отверстие происходит в атмосферу или другую газовую среду, то такое отверстие называется незатопленным. Если же истечение идет под уровень, а не в атмосферу - затопленным.

При истечении жидкости через отверстие различают полное (а) и неполное (б) сжатие струи (рис. 47)/

а б

Рис. 47. Форма струи при истечении через отверстия.

При прохождение через отверстие струя сжимается, и сечение ее в самом тонком месте называется сжатым сечением С - С, которое находится на расстоянии от стенки.

Площадь живого сечения в С - С:

, (157)

где - площадь струи в сжатом сечении, ;

- площадь отверстия, ;

- коэффициент сжатия, (для круглого отверстия .

Форма струи при истечении меняется, и этот процесс называется инверсией струи.

Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.

а б

Рис. 48 Истечение при постоянном напоре

Возьмем сосуд с жидкостью и отверстием, которое работает под постоянным напором (рис. 48). Определим скорость в сечении С - С. Для этого воспользуемся уравнением Бернулли и напишем его для сечений 0 - 0 и С - С относительно плоскости сравнения 0₁ - 0₁, проходящей через центр тяжести отверстия:

(158)

Принимаем скорость течения в сечении С - С через . Давление на свободной поверхности и в сечении С - С одинаковым и равным атмосферному ; ;, тогда (158) примет вид:

(159)

Но , т.к. мы имеем только местные потери напора на вход потока в отверстие и уравнение (158) будет таким:

(160)

обозначим

- (полный напор)

тогда

.

Откуда скорость истечения в сжатом сечении:

; (161)