В инженерной практике часто приходится рассматривать вопросы истечения жидкости через отверстия в днище или в боковых стенках аппаратов, а также через короткие патрубки, называемые насадка-
ми [14].
Отверстие называется затопленным, если находится в перегородке, и жидкость вытекает в смежный заполненный резервуар. Отверстие считается незатопленным, если жидкость вытекает в атмосферу.
Если для отверстия справедливо условие:
d < 3 d, (4.1)
где d – толщина стенки;
d – диаметр отверстия,
оно называется отверстием в тонкой стенке. В этом случае струя преодолевает лишь местное сопротивление самого отверстия. Огибая переднюю кромку, струя вытекает из отверстия, не касаясь его внутренней поверхности (рис. 4.1 а).
Рис. 4.1. Схемы истечения из тонкостенного (а) и толстостенного (б) отверстий |
В толстостенных отверстиях следует учитывать не только потери вследствие сжатия, но также потери по длине отверстия (рис. 4.1 б). В этом случае d > 3 d. На некотором, достаточно близком расстоянии от внутренней стенки аппарата образуется так называемое сжатое сечение, имеющее наименьшую площадь. Сжатие струи объясняется условием подхода частиц к отверстию. На струю действуют не только силы, выталкивающие ее, но также силы Р, нормальные ей. Так называемое совершенное сжатие струи (рис. 4.2 а) имеет место в отверстии, границы которого удалены от боковой поверхности или дна не менее чем на 3 b, где а, b – размеры сторон прямоугольного отверстия (рис. 4.2 а).
|
|
Рис. 4.2. Схема совершенного и несовершенного сжатия струи при истечении: а – полное сжатие; б – неполное сжатие |
При полном сжатии струя испытывает сжатие со всех сторон
(рис. 4.2 а). На рис. 4.2 б показано неполное сжатие, струя не испытывает сжимающего действия со стороны днища аппарата.
Задача об истечении жидкости сводится к определению скорости истечения, продолжительности истечения жидкости при снижении уровня ее в определенных пределах или полного опорожнения ем-кости.