Глава 3. Истечение жидкости через

ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ

В процессе истечения жидкости происходит преобразование потенциальной энергии жидкости в кинетическую.

Из уравнения Бернулли легко выводится выражение для скорости истечения:

, (3.1)

где Н - расчетный напор, который в общем случае равен сумме геометрического и пьезометрического напоров, т. е.

, (3.2)

φ - коэффициент скорости, определяемый как

. (3.3)

здесь α - коэффициент Кориолиса, в приближенных расчетах обычно принимают α = 1;

ζ - коэффициент местного сопротивления.

Расход жидкости при истечении через отверстия, насадки, дроссели и клапаны определяется произведением скорости истечения на площадь сечения струи. Однако последняя часть бывает меньше площади отверстия вследствие сжатия струи. Поэтому вводится коэффициент сжатия

, (3.4)

где S _с и S _отв — площади сечения струи и отверстия.

Отсюда расход равен

(3.5)

Вместо расчетного напора Н _расч часто используется расчетный перепад давления D р _расч = Н _расч · ρ · g и вместо (3.5) пишут:

(3.6)

Истечение жидкости может происходить либо в газовую среду, например, в атмосферный воздух, либо в среду той же жидкости. В последнем случае вся кинетическая энергия струи теряется на вихреобразования.

Отверстием в тонкой стенке называется отверстие, диаметр которого d _отв больше толщины стенки d. В этом случае коэффициент расхода μ и другие коэффициенты однозначно определяются числом Рейнольдса, а в приближенных расчетах обычно принимают: ε = 0,64; φ = 0,97; α = 1; ζ = 0,065; μ = 0,62.

Внешний цилиндрический насадок представляет собой короткую трубу, приставленную к отверстию снаружи, или отверстие, диаметр которого d _отв в 2...6 раз меньше толщины стенки d. Коэффициенты в приближенных расчетах обычно принимают μ = φ = 0,82; ε = 1.

Внутренний цилиндрический насадок - это короткая трубка, приставленная к отверстию изнутри. Для него можно принимать μ = φ = 0,71; ε = 1.

Сопло, или коноидальный насадок, обеспечивает плавное, безотрывное сужение потока внутри насадка и параллельноструйное течение на выходе. Для сопла в расчетах можно принимать: μ = φ = 0,97; ε=1.