ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Истечение жидкости через отверстия и насадки из "Справочник по расчётам гидравлических и вентиляционных систем" Истечением называют движение жидкости через отверстия или короткие трубопроводы в пространство, заполненное газом или жидкостью. Знание законов истечения необходимо при расчете топливных форсунок и жиклеров, при определении времени опорожнения емкостей, при расчете элементов гидро- и пневмоавтоматики. Во всех этих задачах главным является определение скорости истечения и расхода жидкости. [c.65] Па величину скорости и расхода существенное влияние оказывает форма отверстия, и порой небольшое изменение формы отверстия значительно влияет на скорость и расход. [c.65] При этом, как бывает иногда, увеличение скорости при изменении формы отверстия может привести к уменьшению расхода. Па первый взгляд это может оказаться парадоксальным, однако, как мы увидим, в этом ничего удивительного нет. Одной из особенностей явлений истечения является то, что площадь сечения вытекающей струи не всегда равна площади сечения отверстия. Происходит, как говорят, сжатие струи. Об этом всегда надо помнить, когда рассчитывается подобное отверстие. [c.66] При исследовании вопросов, связанных с истечением жидкостей из отверстий, исходят из уравнения Бернулли для реальной жидкости. Рассмотрим истечение жидкости из резервуара (рис. 1.64) при постоянной высоте уровня, равной Я, через отверстие, сделанное в тонком дне. [c.66] Величина коэффициента сжатия зависит от характера сжатия, которое бывает полным и неполным, совершенным и несовершенным. Сжатие называется совершенным, если оно наблюдается при истечении через отверстия в тонком плоском дне, при котором боковые стенки сосуда влияния на сжатие не оказывают. Последнее имеет место, если стенки расположены на расстоянии с от отверстия, не меньшем утроенной длины соответствующей стороны отверстия (рис. 1.65,1). [c.66] Сжатие называется несовершенным, если сказывается влияние стенок (рис. 1.65, П). [c.66] Сжатие называется неполным, если около отверстия имеются с одной или нескольких, но не со всех, сторон направляющие стенки (рис. 1.65, Ш). Из этого следует, что неполное сжатие не может быть совершенным, т. е. что оно всегда несовершенное. Сжатие будет также несовершенным, если у отверстия снята фаска со стороны подхода жидкости. Благодаря этому отверстие уже нельзя считать как отверстие в тонком дне. [c.66] Определим скорость истечения для этого напишем уравнение Бернулли для двух сечений, в которых скорости движения частиц параллельны между собой. [c.66] Таким образом, коэффициент скорости учитывает влияние степени неравномерности распределения скоростей и гидравлического сопротивления в сжатом сечении струи на величину скорости истечения. [c.67] Как показывают опыты, величина коэффициента скорости для случаев истечения из отверстия в тонком дне в атмосферу колеблется в пределах от ф = 0,994 до ф = 0,959 (среднее значение 0,97). [c.67] Из этого, следует, что гидравлическими сопротивлениями, можно было бы пренебречь, т. е. принять = О, а учитывать только степень неравномерности распределения скоростей. [c.67] Как видно из этого уравнения, достаточно сравнительно небольшой неравномерности, определяющейся значением ас= 1,012 и ас = 1,087, чтобы получить указанные выше значения коэффициента скорости (ф = 0,994 и ф = 0,959). [c.67] Подставляя в нее Шс = м, = ф получим б = 8 ф т К,с. [c.67] Формулы (1.168) и (1.172) являются основными расчетными формулами при решении задач истечения. [c.67] Коэффициенты сжатия струи 8, скорости ф и расхода ц называются коэффициентами истечения. [c.67] Влияние поверхностного натяжения наглядно демонстрируют опыты, в которых вблизи вытекающей в атмосферу струи воды устанавливали открытый сосуд с эфиром. Эфир испарялся, поверхностное натяжение на поверхности струи уменьшалось, коэффициент сжатия струи заметно увеличивался. Соответственно расход также увеличивался. [c.67] Полученные зависимости 8, ф и ц при совершенном сжатии от Кся представлены на рис. 1.66. [c.67] Как видно, с увеличением Кся до 10 коэффициент скорости ф растет при дальнейшем увеличении Кся значения ф могут считаться постоянными и равными ф = 0,97. [c.67] Коэффициент сжатия 8 с ростом Кся уменьшается, а при Кся 10 коэффициент 8 также может считаться постоянным и приниматься равным для совершенного сжатия 0,61 -0,64. [c.67] Зависимость ц от Кся более сложная. Вначале при небольших значениях Кся коэффициент ц растет, достигает максимума, а затем уменьшается, приближаясь при больших Кся к постоянному значению, приблизительно равному 0,6. [c.68] Вернуться к основной статье