Главная Обратная связь

Дисциплины:






Истечение жидкости через отверстия и насадки



При решении задач данного раздела необходимо правильно использовать формулы, получаемые из уравнения Бернулли, для расчета:

а) скорости жидкости:

, (2.14)

где Н – геометрический напор над центром тяжести отверстия, м;

– пьезометрический напор (бак – среда истечения), м;

– коэффициент скорости;

б) расхода жидкости:

, (2.15)

где – коэффициент расхода;

e – коэффициент сжатия струи;

– живое сечение отверстия (насадка), м2.

В общем случае коэффициенты e, j, m являются функциями от числа Rе.

При истечении жидкости из сосуда с переменным напором, в предположении об установившемся режиме, время уменьшения напора в баке зависит от формы бака , и в дифференциальной форме имеет вид:

.

При частичном опорожнении цилиндрического бака от уровня Н1 до Н2 интеграл от имеет вид:

. (2.16)

При полном опорожнении цилиндрического сосуда время равно:

, (2.17)

где – объем жидкости и расход в начальный момент времени.

В том случае, когда истечение происходит через трубу и сопротивлением трубопровода пренебречь нельзя, коэффициент расхода рассчитывают по формуле:

, (2.18)

где xвх – коэффициент сопротивления входа в трубу;

l – коэффициент сопротивления трения по длине трубы;

L, d – длина и диаметр трубы соответственно, м.

 

Пример. Определить диаметр отверстия в дне цилиндрического бака площадью 1 м2, при котором вся жидкость, налитая в бак до уровня Н = 2,0 м, вытечет из него за 30 мин, при коэффициенте расхода отверстия m = 0,62. Как изменится время опустошения бака, если к отверстию присоединить вертикальную трубу длиной l = 4,0 м такого же диаметра?

Коэффициент сопротивления трения при этом l принять равным 0,02, потери на входе в трубу xвх равны 0,5.

 

Решение. Полагая режим течения турбулентным, из (2.17) определим расход воды в начальный момент времени

л/с.

Для круглого отверстия .

Тогда из (2.15) и (2.14)

м = 27 мм.

При наличии присоединенной трубы истечение будет происходить под напором м.

Коэффициент скорости при этом

при e = 1, m = 0,473.

Выберем плоскость сравнения, проходящую через выходное сечение трубопровода, в котором .

; .

, для турбулентного режима течения. a = 1.

, тогда получим скорость истечения в сечении 2-2

.

Уровень жидкости в банке в конечный момент времени истечения м.

Тогда сек.

Ответ: t = 13 мин 2 сек.

 

Задача №13

Определить время опорожнения цилиндрического сосуда диаметром D заполненного водой до уровня Н.

Истечение происходит через внешний цилиндрический насадок диаметром d1, расположенный на глубине Н1 и отверстие в тонкой стенке диаметром d2, расположенное в дне сосуда (см. Приложение А, рис. 13).



Данные для решения задачи в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 2.13.

 


Таблица 2.13

Вариант
Н, м 1,5 2,5 3,0 2,2 1,2
Н1, м 1,5 1,5 1,1 0,6
d1, мм
d2, мм
D, мм

 

Задача №14

Определить, какой объем воды был налит в цилиндрический бак диаметром D, если вся вода вытекла из него через отверстие в дне диаметром d за время t. Какое время t1 потребуется для опорожнения этого бака, если к отверстию присоединить внешний цилиндрический насадок (см. Приложение А, рис. 14)? Данные для расчета задачи в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 2.14.

 

Таблица 2.14

Вариант
D, м 0,6 0,8 0,6 0,8 0,6 0,8
d, мм
t, с

 

Задача №15

В цилиндрический бак диаметром D = 0,6 м, имеющий в дне отверстие диаметром d1, и второе отверстие, снабженное цилиндрическими насадками, диаметром d2, поступает вода с расходом Q (см. Приложение А, рис. 15). Определить, на какой высоте Н установится уровень воды в баке? Данные для расчета задачи в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 2.15.

 

Таблица 2.15

Вариант
d1, мм
d2, мм
Q, л/с

 

Задача №16

В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает вода с расходом Q. В перегородке и дне второго отсека имеются одинаковые отверстия диаметром d. Определить уровни жидкости в первом и втором отсеках при установившемся режиме (см. Приложение А, рис. 16). Данные для расчета задачи в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 2.16.

 

Таблица 2.16

Вариант
Q, л/с
d, мм

 

Задача №17

Из бака А, в котором поддерживается постоянный уровень, вода перетекает по цилиндрическому насадку диаметром d1 в бак В из которого сливается в атмосферу по внешнему цилиндрическому насадку диаметром d2 (см. Приложение А, рис. 17). При известном расходе воды Q определить уровни воды Н1 и Н2 при установившемся режиме движения. Данные для решения задачи в соответствии с вариантом задачи выбрать из табл. 2.17.

 

Таблица 2.17

Вариант
Q, л/с 2,5 3,5
d1, мм
d2, мм

 

Задача №18

Определить скорость перемещения поршня вниз, если к его штоку приложена сила F. Поршень диаметром D имеет пять отверстий диаметром d0 каждое (см. Приложение А, рис. 18). Отверстия рассматривать как внешние цилиндрические насадки с коэффициентом расхода μ = 0,82. Плотность жидкости r = 900 кг/м3. Данные для решения задачи в соответствии с вариантом задачи выбрать из табл. 2.18.

 

Таблица 2.18





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...