Корзина
36 отзывов
 - 10% на наборы уплотнительных и металло-резиновых колец!  Купить со скидкой
+380503713700
+380675522377
ООО "Гидро-Максимум"
Корзина

Истечение жидкости из насадки. Формулы для расчета гидравлики.

Истечение жидкости из насадки. Формулы для расчета гидравлики.

Насадкой называется короткая труба, длина которой не превышает 3…4 диаметра, присоединенная к отверстию в сосуде.

В зависимости от формы различают следующие типы насадок:

  • цилиндрические (внешние и внутренние - рис. 1 а, г);
  • конические (сходящиеся и расходящиеся - рис. 1 б, д);
  • коноидальные (или тороидальные - рис. 1 в).

В гидравлике насадками в общем случае называют отверстия, продольный размер которых сравним с их диаметром или превышает его, либо относительно короткий канал, влияющий на форму протекающей по нему струи. Это необязательно должен быть специально приваренный или прикрепленный каким-либо способом патрубок, - простое отверстие небольшого диаметра в относительно толстой стенке оказывает на струю истекающей жидкости аналогичное влияние. Отличие насадка от отверстия в тонкой стенке заключается в том, что он обладает гидродинамическим сопротивлением, и здесь уже нельзя пренебречь влиянием внутренней поверхности канала на характер протекающей по нему струи.

Насадок - это еще не трубопровод, но уже и не отверстие в тонкой стенке резервуара

При истечении из внешнего цилиндрического насадка (рис. 1, а) в его объеме образуется вакуум, вследствие чего жидкость подсасывается из резервуара. Поэтому коэффициент расхода для такого насадка больше, чем для отверстия в тонкой стенке имеющего такой же диаметр, как и насадок

Величина вакуума в насадке зависит от напора Н и может быть определена по формуле:

Если при истечении воды с температурой 0…50˚ С напор H превысит 12…13 м, то в насадке произойдет срыв вакуума и тогда истечение из насадка будет происходить так же, как и через отверстие в тонкой стенке.

Расход и скорость при истечении жидкости из насадка определяются по тем же формулам, что и при истечении из малого отверстия с применением поправочных коэффициентов, учитывающих форму насадка.

Значения коэффициентов расхода μ, скорости φ и сжатия струи ε для различных типов насадок приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Значения коэффициентов скорости и расхода для различных типов насадок.

Тип насадки  Коэффициенты
ε φ μ
Внешний цилиндрический 1 0,82 0,82
Внутренний цилиндрический 1 0,71 0,71
Конический сходящийся (угол конусности 12…15˚) 0,98 0,96 0,94
Конический расходящийся (угол конусности 5…7˚) 1 0,45-0,5 0,45-0,5
Коноидальный 1 0,97 0,97

 

Примеры решения задач при истечении жидкостей через отверстия и насадки

Решение задачи при истечении жидкости из отверстия

В верхний сосуд (рис. 2) поступает вода с расходом Q = 0,25 л/с, которая затем перетекает через малое отверстие в дне диаметром d¹ = 10 мм в нижний сосуд, имеющий также малое отверстие в дне диаметром d² = 15 мм.

Определить:

- напоры Н¹ и Н² в обоих сосудах;

- при каком диаметре d² напор Н² будет вдвое меньше, чем напор Н¹.

Решение

1. Определим в обоих сосудах напоры Н¹ и Н² , при которых расходы Q¹ и Q² станут равными притоку воды Q = 0,25 л/с:

Q = μω1 √(2gH¹ ); Q = μω2 √(2gH2 ),

откуда:

Н¹ = Q 2 /2g(μω¹)² = 2502/[2×980 (0,62×3,14×12/4) = 135 см.

Н² = Q 2 /2g(μω²)² = 2502/[2×980 (0,62×3,14×1,52/4) = 27 см.

2. Находим диаметр d², при котором Н² = 0,5Н¹ = 0,5×135 = 67,5 см.

Из формулы Q = μω2 √(2gH² ) определяем:

ω² = Q / [μ √(2gh² )] = 250 / [0,62√(2×980×67,5)] = 1,11 см²

Определив площадь отверстия, несложно вычислить его диаметр:

d = √(4ω²/π) = √(4×1,11/3,14) ≈ 1,2 см ≈12 мм.

Решение задачи при истечении жидкости из насадка

Вода вытекает из бака через конический сужающийся насадок диаметром d = 80 мм, расположенный на глубине Н = 1 м от поверхности. Уровень воды в баке поддерживается постоянным благодаря пополнению из водопроводной сети.

Определить, какое количество воды истечет через насадок за три минуты.

Решение

Ежесекундный расход воды через насадок определим по формуле:

Qm = μω √(2gH) = 0,94×3,14×0,082 √(2×9,81×1)/4 ≈ 0,0209 (м ³/с)

где:

μ = 0,94 (см. Таблицу 1) – коэффициент расхода для конического сужающегося насадка;

ω = πd 2 /4 – площадь сечения насадка (м²)

Определив ежесекундный расход, нетрудно вычислить расход за время t, равное трем минутам (180 сек):

Q = Qmt = 0,0209×180 ≈ 3,762 (м³)

 

 

 

 

Другие статьи