Закінчення рідини через насадки - Студопедія
Насадками називаються короткі трубки, які монтуються, як правило, із зовнішнього боку резервуара таким чином, щоб внутрішній канал насадка повністю відповідав розміру отвору в тонкій стінці. Наявність такої напрямної трубки призведе до збільшення витрати рідини за інших рівних умов. Причини збільшення наступні
відрив струменя від гострої кромки отвору струмінь потрапляє в канал насадка, а оскільки струмінь відчуває стиск, то стінок насадка вона стосується на відстані від 1,0 до 1,5 його діаметра. Повітря, яке спочатку знаходиться в передній частині насадка, внаслідок неповного заповнення його рідиною поступово виноситься разом із потоком рідини. Таким чином, у цій галузі утворюється «мертва зона», тиск у якій нижче,
ніж тиск у навколишньому середовищі (при витіканні в атмосферу в «мертвій зоні» утворюється вакуум). За рахунок цих факторів збільшується перепад тиску між резервуаром і областю за його зовнішньою стінкою і в насадці генерується так званий ефект підсмоктування рідини з резервуара. Проте наявність самого насадка збільшує гідравлічний опір для струменя рідини, тому що. у самому насадці з'являються втрати напору довжиною трубки. Якщо трубка має обмежену довжину, вплив підсмоктуючого ефекту з лишком компенсує додаткові втрати напору по довжині. Практично ці ефекти (підсмоктування та додаткові опори по довжині) компенсуються при співвідношенні: / = 55d.З цієї причини довжина насадків обмежується / = (3-5) d. Насадки прийнято ділити на зовнішні та внутрішні насадки. Коли насадок монтується із зовнішнього боку резервуара (зовнішній насадок), він виявляється більш технологічним, що додаєйому перевага перед внутрішніми насадками. За формою виконання насадки поділяються на циліндричні і конічні, а формою входу в насадок виділяють ще коноїдальні насадки, вхід рідини в які виконаний за формою струменя.
Зовнішній циліндричний насадок.При закінченні рідини з циліндричного насадка перетин струменя, що виходить, і переріз отвору однакові, а це означає, що коефіцієнт стиснення струменя = 1. Швидкість закінчення:
Прийнявши, коефіцієнти швидкості та витрати:
Для обчислення ступеня вакууму в «мертвій зоні» запишемо рівняння Бернуллі для двох перерізів щодо площини порівняння проходить через вісь насадка: А - А і С - З (через мало поперечного розміру насадка перетин С - З вважатимемо «горизонтальним», ^ плоским):
Величину часто називають чинним натиском, що відповідає
надмірному тиску. Взявши,а0 =ас=1 отримаємо:
Враховуючи, що для циліндричного насадка = 0,82, отримаємо:
Для затопленого циліндричного насадка всі наведені вище міркування залишаються в силі, тільки за величину діючого напору приймається різниця рівнів вільних поверхонь рідини між резервуаром і приймальним резервуаром.
Якщо циліндричний насадок розташований під деяким кутом до стінки резервуару
(під кутом до вертикальної стінки резервуара або горизонтальний насадок до похилої стінки резервуара), то коефіцієнт швидкості та витрати можна вирахувати, вводячи відповідну поправку:
де:
Значення коефіцієнта витрати можна взяти з наступної таблиці:
Насадки, що сходяться.Якщо надати насадку форму конуса, що сходить до його вихідного отвору, то такий насадок буде ставитися до групи конічних, що сходяться.насадок. Такі насадки характеризуються кутом конусностіа.Від величини цього кута залежать всі характеристики насадків. Як коефіцієнт швидкості, так і коефіцієнт витрати збільшуються із збільшенням кута конусності, при вугіллі
»
ефіцієнта витрати перевищує 0,94. При подальшому збільшенні кута конусності насадок починає працювати як отвір в тонкій стінці, коефіцієнт швидкості продовжує збільшуватися, а коефіцієнт витрати починає зменшуватися. Це тим, що зменшуються втрати розширення струменя після його стиску. Область застосування насадків, що сходяться, пов'язана з тими випадками, коли необхідністю мати велику вихідну швидкість струменя рідини при значному натиску (сопла турбін, гідромонітори, брандспойти). - .-. . •
Насадки, що розходяться.Вакуум у стислому перерізі розбіжних насадків більше, ніж у циліндричних насадків і збільшується зі зростанням кута конусності, що збільшує витрату рідини. Але зі збільшенням кута конусності розбіжних насадків зростає небезпека відриву струменя стінок насадків. Необхідно відзначити, що втрати енергії в насадці, що розходиться, більше, ніж у насадках інших типів. Область застосування насадків, що розходяться, охоплює ті випадки, де потрібна велика пропускна здатність при малих вихідних швидкостях рідини (водоструйні насоси, ежектори, гідроелеватори та ін.)
Коноїдальні насадки.У коноїдальних насадках вхід у насадки виконаний за профілем вхідного струменя. Це забезпечує зменшення втрат напору до мінімуму. Так значення коефіцієнтів швидкості та витрати в коноїдальних циліндричних насадків досягає 0,97 - 0,99. 7.4.Зникнення рідини через широке отвір у бічнійстінки. Збіг рідини через великий отвір в бічній стінці судини відрізняється від
витікання через малий отвір тим, що величина напору буде різною для різних майданчиків у перерізі отвору. Максимальним натиском буде натиск у майданчиках, що примикають до нижньої кромки отвору. У зв'язку з цим і швидкості в різних елементарних цівках проходять через перетин отвору також будуть неоднакові В той же час тиск у зовнішньому середовищі, в яку відбувається закінчення рідини однаково і дорівнює атмосферному тиску.
Виділимо в площі перерізу отвори малий елемент його перерізу заввишкиdH,розташований на глибиніНпід рівнем вільної поверхні рідини.
Тоді витрата рідини через цей елемент перерізу отвору дорівнюватиме:
деН- глибина занурення центру ваги елемента площі перерізу отвору під рівень вільної поверхні рідини. Повна витрата рідини через весь переріз отвору буде:
Даний вираз буде справедливим, якщо величиною швидкісного натиску на вільній поверхні рідини можна знехтувати.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно