Занятие №1 основные физические свойства жидкости общие сведения

Практическое занятие №6


ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ


Общие сведения
Законы истечения жидкости через отверстия применяются при ре­шении многих технических задач: измерении расхода жидкости, создании мощной дальнобойной струи для размыва грунта, расчете распространения струи в массе жидкости, обеспечении заданного времени опорожнения ре­зервуаров, конструировании сопел, форсунок и в других случаях.
Различают отверстия малые и большие. Если напор превышает 10 наибольших вертикальных размеров отверстия, то отверстие - малое, в противном случае - большое Отверстие считается в тонкой стенке в случае, если толщина стенки не влияет на условия истечения, т. е. выте­кающая жидкость касается только кромки отверстия. Это обеспечивается либо срезом кромок под острым углом, либо при толщине стенки меньше 0,2 диаметра отверстия. Рассмотрим истечение жидкости через малое от­верстие в тонкой стенке (рис. 10.1).





где со_с - площадь струи в сжатом сечении; О) - площадь отверстия.
Если отверстие круглое, то расстояние от внутренней поверхности стенки до сжатого сечения приблизительно равно (0,5... 1,0)^_отв.
Сжатие струи может быть полным и неполным. Полное сжатие проис­ходит со всех сторон, когда отверстие удалено от боковых стенок или дна ре­зервуара (рис. 10.2, а). Неполное сжатие наблюдается, когда отверстие при­мыкает к боковой стенке или дну резервуара, т.е. сжатие струи с одной сто­роны (рис. 10.2, б, в) или нескольких сторон (рис. 10.2, г) отсутствует.
При истечении жидкости через отверстие, примыкающее к вертикаль­ной стенке, частицы жидкости, двигаясь вдоль стенки по инерции стремятся двигаться по вертикали. В результате наблюдается сжатие струи сверх)'¹ и сбоку.
При истечении жидкости через отверстие, примыкающее к дну сосуда, частицы жидкости, двигаясь вдоль донной стенки, продолжают двигаться в том же направлении, не вызывая сжатия струи с нижней части.
Если отверстие примыкает к боковой стенке и дну сосуда одновремен­но, то сжатие струи будет отсутствовать с двух сторон.
При истечении жидкости из отверстия струя сжимается до сечения с-с. Сжатие струи обусловлено инерцией частиц жидкости, движущихся по криволинейным траекториям, и характеризуется коэффициентом сжатия
После подстановки численных значений получаем
Если к отверстию в дне резервуара присоединить цилиндрический внешний насадок того же диаметра, то формула (10.5) принимает вид
тогда
где Ц_внц - коэффициент расхода, для внешнего цилиндрического насадка, Нвн.ц ⁼ 0,82; /-длина насадка.
После подстановки численных значений имеем
Задача 10.2. Открытый призматиче­ский резервуар с вертикальными стенками опоражнивается через отверстие диаметром d - 2,5 см (рис. 10.8). Площадь поперечного сечения резервуара Q=l,2 м². Через 5 мин , напор составил Я, = 0,7 м. Определить рас­ход и дальность полета струи в начальный момент времени, если отверстие расположе­но на высоте h = 0,45 м от пола.'
Решение. Время частичного опорож­нения резервуара с постоянной площадью
поперечного сечения Q определяется по формуле (10.13), из которой выразим уровень жидкости в начальный момент времени



































Найдем площадь отверстия
После подстановки численных значений в основных единицах сис­темы СИ имеем
Определяем расход в начальный момент времени
Дальность полета струи определяем по формуле
где ф_отр - коэффициент скорости, при истечении жидкости через отверстие Фотв * °>⁹⁷-