Техноэнерг
Четверг, 20.07.2017, 21:43
Меню сайта

Форма входа

Категории раздела
Топливо - Теория горения. [224]
Высокотемпературные установки и процессы. [25]
Теплообменные установки и процессы. [56]
Котельные установки - конструкция и принцип работы. [47]
Устройство и эксплуатация оборудования газомазутных котельных. [61]
Металлургическое оборудование. [75]
Конструкции трубопроводной запорной арматуры. [59]
Объемные гидромашины и гидроприводы. [40]
Гидравлика. Гидравлические расчеты. [45]
Смазка оборудования. [49]
Оборудование пароконденсатных систем [20]
Справочник по сборке узлов и механизмов машин. [23]
Универсальные зажимные устройства токарных станков. [45]
Справочник металлиста [46]
Экономика. [21]

Поиск

Календарь
«  Декабрь 2015  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031

Наш опрос
Чем для Вас является теплоэнергетика
Всего ответов: 777

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » 2015 » Декабрь » 25 » Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре.
18:19
Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре.


антифрикционное покрытие



Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре

Рассмотрим различные случаи истечения жидкости из резервуаров, баков, котлов через отверстия и насадки (короткие трубки разной формы) в атмосферу или в пространство, заполненное газом или той же жидкостью.

Этот случай движения жидкости характерен тем, что в процессе истечения запас потенциальной энергии, которым обладает жидкость в резервуаре, превращается с большими или меньшими потерями в кинетическую энергию свободной струи или капель.
Основным вопросом, который интересует в данном случае, является определение скорости истечения и расхода жидкости для различных форм отверстий и насадков.
Рассмотрим большой резервуар с жидкостью под давлением р0, имеющий малое круглое отверстие в стенке на достаточно большой глубине Н0 от свободной поверхности (рис. 1.78). Через это отверстие жидкость вытекает в воздушное (газовое) пространство с давлением pv
Пусть отверстие имеет форму, показанную на рис. 1.79, а, т. е. выполнено в виде сверления в тонкой стенке без обработки входной

Рис. 1.79. Истечение через круглое отверстие

кромки или имеет форму, показанную на рис. 1.79, б, т. е. выполнено в толстой стенке, но с заострением входной кромки с внешней стороны. Условия истечения жидкости в этих двух случаях будут совершенно одинаковыми: частицы жидкости приближаются к отверстию из всего прилежащего объема, двигаясь ускоренно по различным плавным траекториям (см. рис. 1.79, а). Струя отрывается от стенки у кромки отверстия и затем несколько сжимается. Цилиндрическую форму струя принимает на расстоянии, равном примерно одному диаметру отверстия. Сжатие струи обусловлено необходимостью плавного перехода от различных направлений движения жидкости в резервуаре, в том числе от радиального движения по стенке, к осевому движению в струе.
Так как размер отверстия предполагается малым по сравнению с напором Н0 и размерами резервуара, и следовательно, его боковые стенки и свободная поверхность жидкости не влияют на приток жидкости к отверстию, то наблюдается совершенное сжатие струи, т. е. наибольшее сжатие в отличие от несовершенного сжатия, которое рассмотрено ниже.
Степень сжатия оценивается коэффициентом сжатия е, равным отношению площади сжатого поперечного сечения струи к площади отверстия

Действительная скорость истечения v всегда несколько меньше идеальной из-за сопротивления, следовательно, коэффициент скорости всегда меньше единицы.
Распределение скоростей по сечению струи является равномерным лишь в средней части сечения (в ядре струи), наружный же слой жидкости несколько заторможен из-за трения о стенку (см. рис. 1.79, б). Как показывают опыты, скорость в ядре струи практически равна идеальной (уи = ]/2gH), поэтому введенный коэффициент скорости ср следует рассматривать как коэффициент средней скорости. Если истечение происходит в атмосферу, то давление по всему сечению цилиндрической струи равно атмосферному.
Подсчитаем расход жидкости как произведение действительной скорости истечения на фактическую площадь сечения струи, а затем, используя соотношения (1.123) и (1.124), получим

Это значит, что коэффициент расхода ость отношение действительного расхода к тому расходу Q'H, который имел бы место при отсутствии сжатия струи и сопротивления. Величина Q'n не является расходом при истечении идеальной жидкости, так как сжатие струи будет иметь место и при отсутствии гидравлических потерь.
Действительный расход всегда меньше теоретического, и, следовательно, коэффициент расхода всегда меньше единицы вследствие влияния двух факторов: сжатия струи и сопротивления. В одних случаях больше влияет первый фактор, в других — второй.
Введенные в рассмотрение коэффициенты сжатия е, сопротивления скорости ф и расхода р, зависят в первую очередь от типа отверстия и насадка, а также, как и все безразмерные коэффициенты в гидравлике, от основного критерия гидродинамического подобия — числа Re.
На рис. 1.80 показаны зависимости коэффициентов е, ср и |л для круглого отверстия от ReB, подсчитанного по идеальной скорости истечения, т. е.
Re„ = vud/v = d У 2 gH/v.
Из графика видно, что с увеличением Re„, т. е. с уменьшением влияния сил вязкости, коэффициент ср возрастает в связи с уменьшением коэффициента сопротивления а коэффициент е уменьшается вследствие уменьшения торможения жидкости у кромки отверстия и увеличения радиусов кривизны поверхности струи на ее участке от кромки до начала цилиндрической части. Значения коэффициентов ср и е при этом асимптотически приближаются к их значениям, соответствующим истечению идеальной жидкости, т. е. при Re, -> оо значения Ф -> 1 и е -> 0,6. Это близко к теоретически найденному Кирхгофом значению е при истечении идеальной жидкости через плоскую щель
е„ = л/(2 + я).
Коэффициент расхода р, определяемый произведением е на ср, с увеличением Re сначала увеличивается, что обусловлено крутым возрастанием ф, а затем, достигнув максимального значения (ртах = 0,69 при ReH = 350), уменьшается в связи со значительным падением е и при больших Re, практически стабилизируется на значении, равном р, = 0,60 - 0,61.
В области весьма малых Re„ (ReH < 25) роль вязкости настолько велика, а торможение жидкости у кромки столь значительно, что сжатие струи отсутствует (е = 1) и ср = р. В этом случае можно пользоваться формулой, вытекающей из теоретического решения Вюста:

При истечении маловязких жидкостей через круглое отверстие в тонкой стенке имеет место значительное сжатие струи и весьма небольшое сопротивление, поэтому коэффициент расхода и получается значительно меньше единицы, главным образом, за счет влияния сжатия струи.


Категория: Гидравлика. Гидравлические расчеты. | Теги: коэффициент, жидкость, расход
наука нормы правила классификация характеристики Характеристика температура расчет схемы газ теплота размеры параметры вода энергетика трубопровод оборудование смазка требования схема конструкция устройство масло котел Топливо технология пар жидкость давление насос
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017