ОСНОВИ ГІДРАВЛІКИ 

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ
ДОДАТКИ	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ	УКЛАДАЧІ

10. Витікання рідин із отворів і насадок

10.1. Витікання рідин з отворів. Коефіцієнт стискання, швидкості та витрат.

10.2. Витікання із затопленого отвору.

10.3. Витікання рідин з насадок. Класифікація насадок. Зовнішні та внутрішні циліндричні насадки, інші види насадок.

10.1. Витікання рідин з отворів. Коефіцієнт стискання, швидкості та витрат

Витікання – це рух рідини із утворенням струменю і переходом з потенційної енергії в кінетичну.

В інженерній практиці досить часто доводиться розв’язувати питання витікання рідини через отвори різних форм та розмірів. Такий випадок руху рідини характерний тим, що в процесі витікання запас потенціальної енергії, який має рідина в резервуарі, перетворюється з більшими чи меншими втратами в кінетичну енергію струмини.

· Витікання рідини з малих отворів у тонкій стінці.

· Витікання через затоплений отвір.

· Витікання через великі отвори.

· Витікання при мінливому напорі.

· Витікання рідини через насадки.

Отвір вважається малим, якщо його вертикальний розмір (діаметр d, або висота а для прямокутного отвору) порівняно малий з напором Н (d<0,1H; a<0,1H).

Під терміном «тонка стінка» розуміють таку товщину стінки , при якій вона не впливає на характер витікання ().

Струмина, що точиться з отвору (рис. 10.1), внаслідок дії відцентрових сил стискується по всьому периметру. Це спричиняє утворення стисненого перерізу струмини С – С з найменшою площиною, де рух рідини можна вважати паралельноструминним.

Рис. 10.1. Витікання рідини через отвори

Відношення площі ω_c стисненого перерізу до геометричної площі отвору ω називають коефіцієнтом стиснення:

. (10.1)

Дослідом встановлено, що для малих отворів з гострими кромками (ребрами) ε=0,60...0,64.

Для одержання розрахункових залежностей по визначенню швидкості витікання і витрати рідини через отвір запишемо рівняння Бернуллі для перерізів 1 – 1 і С – С відносно площини порівняння 0 – 0:

(10.2)

Введемо поняття розрахункового напору, тобто того сумарного напору, під дією якого відбувається витікання рідини; позначимо його Н_Р.

Тоді:

(10.3)

і швидкість витікання:

(10.4)

де

. (10.5)

називають коефіцієнтом швидкості.

Витрати рідини через отвір але

Тому:

(10.6)

Тут – коефіцієнт витрати отвору.

10.2. Витікання із затопленого отвору

При витіканні рідини в рідке середовище, наприклад в сполучених посудинах (витікання під рівень або через затоплений отвір), як це показано на рис. 10.2, швидкість V і витрату рідини Q визначають за формулами /10.4/ і /10.6/, але в цьому випадку розрахунковий напір Н_Р буде таким:

(10.7)

Значення коефіцієнтів витікання (ε, φ, μ) для затоплених отворів приймають такими ж самими, як і у випадку витікання в газове середовище.

Рис. 10.2. Витікання рідини із затопленого отвору отвори

10.3. Витікання рідин з насадок. Класифікація насадок. Зовнішні та внутрішні циліндричні насадки, інші види насадок

Коротка труба, приєднана до отвору в тонкій стінці, яка працює на виході повним перерізом, називається насадкою.

Насадки потрібні для збільшення коефіцієнта витрати рідини, що витікає з отвору, а також для підвищення або зменшення швидкості течії рідини на виході.

В інженерній практиці використовуються насадки трьох типів: циліндричні, конічні і коноїдальні (рис. 10.3). Циліндричні насадки розподіляють на зовнішні й внутрішні, а конічні — на ті, що сходяться, і ті, що розходяться. Кожна насадка характерна властивими їй коефіцієнтами витікання, тобто може змінювати процес витікання рідини по-різному. Вибір насадок залежить від необхідних для споживача параметрів потоку.

Довжина насадки варіюється в межах: .

Рис. 10.3. Види насадків: 1 – зовнішній циліндричний (насадок Вентурі); 2 – внутрішній циліндричний (насадок Борда); 3 – конічно-збіжний; 4 – конічно-розбіжний; 5, 6 – коноїдальні

Для всіх насадків формули швидкості і витрати при витіканні в атмосферу, як і для випадку витікання через малий отвір, мають вигляд:

(10.8)

Значення коефіцієнтів витікання для різних насадків, розрахованих по їх вихідному перерізі при безвідривному режимі течії даються в довідниках з гідравліки.

	Питання для самоконтролю
1. Що розуміється під терміном «витікання рідин»? 2. Які існують види витікань? 3. Що розуміють під терміном «тонка стінка»? 4. Що називають коефіцієнтом стиснення? 5. За якими формулами визначають коефіцієнт швидкості і коефіцієнт витрати отвору? 6. Як визначається розрахунковий напір при витіканні рідини із затопленого отвору? 7. Що називається насадкою? 8. Які є типи насадок?

Попередня тема

На початок

Наступна тема