13.1. Скорость истечения из отверстия
Конечные потоки жидкости, неограниченные твердыми стенками называются струями.
Различают:
истечение из отверстия в тонкой стенке (d>2δ);
истечение из отверстия в тонкой стенке (d<2δ);
истечение из малого отверстия (H>10d), гдеH-напор истечения;
истечение из большого отверстия (H<10d);
совершенное и несовершенное истечение;
Совершенное истечение наблюдается, если стенки сосуда не оказывают влияние на течение жидкости в окрестности отверстия.
Для определения скорости истечения напишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 (рис. 13.1) относительно плоскости 0-0:
В нашем случае: Н1=Н ;
P1=P2=Pa
; V1=0;
H2=0;
тогда
Потерю напора в отверстии представим так:
Тогда
,
откуда
(13.1)
где
=
φ - коэффициент скорости истечения.
Сечение 2-2 взято из условия, что в нем
жидкость течет параллельно - струйно.
Наиболее близко расположенное к отверстию
сечение струи, в котором наблюдается
параллельно-струйное течение, называется
сжатием сечения струи (Sс).
Расход жидкости через отверстие будет:
Q=V·Sс (13.2)
Сжатое сечение трудно измеримо, поэтому вводят понятие коэффициента сжатия:
,
где S- фактическая площадь сечения отверстия.
Тогда:
Или
(13.3)
Где μр= εφ - называют коэффициентом расхода жидкости.
13.2. Скорость и расход жидкости через насадки
Насадками называют короткие патрубки, профиль которых подобран для получения заданных свойств струи.
Скорость и расход определяют по формулам (13.2) и (13.3). Коэффициенты скоростей и расхода определяют опытным путем.
Характерным для насадков является то, что кроме местных гидравлических сопротивлений добавляется сопротивление по длине канала насадка.
Насадки делят на внутренние и внешние. Наиболее часто встречаемые виды насадков приведены на рис 13.2.
13.3. Истечение жидкости из большого отверстия
В случае большого отверстия в тонкой стенке сосуда неравномерностью напора по сечению отверстия нельзя пренебрегать. Поэтому для определения расхода нужно применять метод интегрирования.
Элементарный расход через сечение dS=xdz(рис. 13.3.) составит:
(13.4)
т. е. необходимо дополнительно знать закон изменения ширины отверстия с глубиной.
Полный расход через отверстие равен:
(13.5)
