Истечение через насадки

Задача 2

Задача 1

Примеры решения задач

Определить время опорожнения отсека, стороны которого L = 15 м, В = 10 м, а высота Н = 6 м (полностью заполненного водой) через донное отверстие диаметром d = 0,2 м.

Объем воды в отсеке м³.

Процесс истечения происходит при переменном напоре от H _max = H до Н _min = 0. Отсюда среднее значение напора составит м.

Секундный расход воды через отверстие

м³/с.

Время опорожнения отсека

с = 104 мин = 1,73 часа.

Процесс амортизации возникшего усилия происходит в гидропневмоамортизаторах за счет проталкивания рабочей жидкости плотностью кг/м³ через круглое отверстие диаметром d _o = 10 мм, а также за счет сжатия воздуха, давление которого р _о = 1 МПа верхней части цилиндра. Диаметр поршня, к штоку которого прикладывается усилие F = 100 КН равен d _п = 80 мм. Определить скорость движения поршня относительно цилиндра в процессе амортизации.

Возникшее усилие вызывает давление в жидкости под поверхностью поршня

МПа.

Часть давления расходуется на нейтрализацию давления воздуха, а под действием разности давлений (р ₁ – р _о) жидкость проталкивается сквозь отверстие. Напор, под действием которого происходит истечение жидкости

м.

Секундный расход жидкости при этом

м³/с.

Так как то скорость поршня составит

м/с.

Насадком называется короткий патрубок длиной от трех до пяти диаметров отверстий (, присоединенный к отверстию такого же диаметра. Границы допустимой длины насадка выбраны таким образом, чтобы можно было пренебречь потерями напора по длине насадка, и чтобы струя на выходе из насадка заполнила все сечение. В технике используют пять видов насадков: внешний цилиндрический (насадок Вентури), внутренний цилиндрический (насадок Борда), конический сходящийся, конический расходящийся и коноидальный.

Насадок Борда отличается внутренним расположением насадка в резервуаре. Коэффициент расхода такого насадка практически одинаков с коэффициентом расхода внешнего насадка. Конический сходящийся насадок используется, когда необходимо получить струю с большой кинетической энергией, например, в гидромониторах или пожарных брандспойтах. Коэффициент расхода такого насадка высок ..0,96

Конический расходящийся насадок позволяет получить струю с максимальным расходом. Угол раскрытия принимается равным Увеличение расхода через расходящиеся насадки возникает за счет увеличения площади выходного сечения. Расходящиеся насадки используют в огнетушителях, во всасывающих патрубках турбин.

Коноидальные насадки – это насадки, у которых вход имеет форму струи, из-за чего не возникают вихревые и застойные зоны. Коэффициент расхода у таких насадков лежит в пределах струя вытекающая из такого насадка характеризуется равномерным распределением скоростей по сечению.

При истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок в атмосферу на входе жидкости в насадок на расстоянии приблизительно 0,5 d после входной кромки возникает сжатое сечение струи. После сжатого сечения поток расширяется, и жидкость заполняет все живое сечение патрубка. В зоне сжатого сечения возникает вакуум, поэтому в насадке увеличивается скорость движения жидкости. Насадок как бы «подсасывает» жидкость, увеличивая величину напора, под действием которого жидкость подходит ко входному отверстию. Это приводит к увеличению расхода жидкости через насадок, по сравнению с отверстием такого же диаметра. Коэффициент расхода внешнего цилиндрического насадка Производительность насадка возрастает по сравнению с производительностью отверстия примерно на 30%.