ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ВИТІКАННЯ РІДИНИ ЧЕРЕЗ ОТВОРИ І НАСАДКИ

Мета роботи: вивчити аналітичні залежності для визначення коефіцієнтів витікання рідини через отвори та насадки, особливості витікання рідини через певні види отворів та насадок; експериментально дослідити значення коефіцієнтів витікання рідини на дослідній установці.

 

Короткі теоретичні відомості

Витікання рідини через отвори і насадки використовуються в техніці досить широко. При цьому призначення насадок і отворів може бути різним. Цим пояснюється різноманітність форм отворів і насадок, що використовуються в інженерній практиці.

Характер витікання залежить від умов, в яких воно відбувається. Витікання може відбуватися при постійному або змінному напорі в атмосферу або під рівень (у простір, заповнений рідиною).

 

Витікання рідини через отвори

Витікання може відбуватися через малий або через великий отвір. Малим називається отвір, вертикальний розмір якого надто малий порівняно з напором < 0,1 H, а - вертикальний розмір отвору, H - напір).

Великим називається отвір, вертикальний розмір якого не може вважатися малим порівняно з напором > 0.1H). Розрізняють отвори в тонкій і товстій стінках.

Якщо лінійні розміри отвору значно більші товщини стінки і стінка не впливає на форму струменя та характер витікання, стінка називається тонкою. Це має місце, якщо δ< d, де δ- товщина стінки.

Якщо товщина стінки співмірна з розмірами отвору і впливає на характер течії рідини, стінка називається товстою. У цьому випадку δ d.

Під час витікання рідини через малий отвір у тонкій стінці струмінь, вільно витікаючи з отвору, плавно стискується, набуваючи циліндричної форми на деякій відстані, приблизно рівній 0,5 1 діаметра огвору d, після чого падає під дією сили тяжіння.

Ступінь стиснення струменя може бути оцінений коефіцієнтом стиснення струменя ε,що дорівнює відношенню площі перетину струменя в стислому місці ωсдо площі отвору ω0(рисунок 6.1).

 

(6.1)

Рисунок 6.1 – Схема витікання рідини через отвір у тонкій стінці

 

Коефіцієнт стиснення струменя ε залежить від форми отвору, від положення отвору відносно стінок резервуара і від числа Рейнольдса.

Розрізняють стиснення досконале і недосконале, повне і неповне.

Стиснення називається досконалим,якщо вільна поверхня рідини, бічні стінки і дно посудини не впливають на стиснення струменя. Для цього досить, щоб межі отвору були віддалені від стінок і дна посудини не менш ніж на потрійну довжину відповідної сторони отвору, тобто, щоб т 3bі п (випадок І, рисунок 6.2). Стиснення називається недосконалим,якщо на нього впливають стінки або дно посудини. Це відбувається при т 3bі п (випадок II, рисунок 6.2)

Повним називається таке стиснення, коли струмінь стискується з усіх сторін (випадки І і II, рисунок 6.2).

Якщо струмінь, що витікає, не має бічного стиснення з однієї або з декількох сторін, стиснення називається неповним(випадок III, рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Види стиснення струменя рідини

Рівняння Бернуллі для процесу витікання (рисунок 6.1) має вигляд:

 

(6.2)

де - висота положення перетину I-І над площиною порівняння 0-0;

i - абсолютні тиски відповідно в перетинах I-І і II-II;

v1 i v2 - швидкості руху рідини відповідно в перетинах 1-І і П-П;

- втрати натиску при витіканні через отвір у тонкій стінці.

Вважаючи, що v1=0 1 значно більше ω2), і розв'язуючи рівняння (6.2) відносно v2, отримуємо:

(6.3)

 

Вираз називаємо діючим опором. Взявши α2 = 1, виділимо вираз , як коефіцієнт швидкості.

Остаточно отримаємо:

 

(6.4)

 

де v2- дійсна швидкість руху (vд) рідини в стислому перетині ІІ-ІІ.

Розглядаючи випадок витікання ідеальної рідини, для якої = 0 і φ=1,отримаємо теоретичну швидкість її витікання:

 

(6.5)

 

Порівнюючи вирази (6.4) і (6.5), можна зробити висновок, що коефіцієнт швидкості φдорівнює співвідношенню швидкостей дійсної і теоретичної, тобто:

(6.6)

 

Дійсна швидкість витікання vдможе бути визначена з рівняння

вільного падіння струменя (рисунок 6.3): x=v2t; y= ;( x i y -координати довільної точки струменя, що визначаються вимірюванням під час досліду (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Схема вимірювання координат довільної точки струменя

Тоді:

(6.7)

 

Витрата рідини визначається як добуток швидкості на площу живого перетину:

=vω(6.8)

 

Підставляючи у (6.8) значення vд з (6.4) і значення ωс з (6.1), маємо вираз для визначення витрати рідини:

(6.9)

 

де μ=εφ - коефіцієнт витрати.

Коефіцієнт витрати μ визначається співвідношенням витрати дійсної, що знаходять дослідним шляхом, і теоретичної:

 

(6.10)

 

де QT = ω0VT = .

Визначивши дослідним шляхом коефіцієнти φ і μ знаходять коефіцієнт стиснення струменя:

(6.11)

 

При витіканні малов'язких рідин через круглий малий отвір у тонкій стінці в умовах повного досконалого стиснення середні значення розглянутих коефіцієнтів становлять: ε=0,64; μ = 0,62; φ= 0,97; ξ=0,065.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти