Разглеждане на различните случаи на течност изтичане от резервоари, резервоари, котли през отворите и дюзите (къси тръби с различна форма) в атмосферата или пространство, изпълнено с газ или същата течност. По време на доставката изтичане потенциална енергия, притежавана от течността в резервоара се преобразува в кинетична енергия на свободна струя.
Основният въпрос. които се интересуват в този случай е определянето на изтичането и скоростта на потока на течността за различни форми на дупки и дюзи.
5.1. Устието през малки отвори в тънка стена с постоянна глава
Да разгледаме голям резервоар с течност под налягане P0. с малък кръгъл отвор в стената на достатъчно голяма дълбочина H0 на свободна повърхност (fig.5.1).
Фиг. 5.1. Изтичане на резервоара през малък отвор
Течността се влива в въздушното пространство с Р1 налягане. Нека отвора има формата, показан на фигура 5.2, но това е конфигуриран като пробиване на тънката стена без преработка или входен край има формата, показан на фигура 5.2, б, т.е. образуван в дебела стена, но със специален вход ръбове отвън. Струята, излиза от ръба на отвора, множествена сгъстен (фигура 5.2, а). Такова компресия поради течност движение от различни посоки, включително движението на радиалната стена на аксиално движение на струята.
Фиг. 5.2. Ефлукс през кръгъл отвор
Степента на сгъстяване се изчислява компресия.
където SO и Sc - квадратно напречно сечение и струйни отвори, съответно; DC и DO - реактивни диаметри и отвори съответно.
Скоростта на течност изтичане през отвора е отваряне
където H - флуид под налягане, се определя като
съотношение φ- скорост
където α - коефициент на Кориолис;
ζ- дупки коефициент на съпротивление.
Скорост на потока се определя като продукт на действителната скорост на изпускателната действителната площ на напречното сечение:
Продуктът на ε и φ обикновено са обозначени с буквата и коефициента на потока разговор, т.е. μ = εφ.
В резултат на това, ние получаваме консумация
където Ар - изчислява разлика в налягането, при които възниква изтичане.
С помощта на този израз е решен основна задача - се определя от скоростта на потока.
Стойността на епсилон на компресия, устойчивост ζ, и потока μ скорост φ за кръгли отвори може да се определи емпирично чрез нанасяне. На Фигура 5.3 показва зависимостта на коефициента ε, ζ и μ на номера на Рейнолдс, скоростта на броене за идеална
където ν - кинематичен вискозитет.
Фиг. 5.3. Зависимост ε, φ, а броят на Рагав
Фиг. 5.4. Инверсията джетове
При изтичане на струята в атмосферата от малки отвори в тънка стена от промяна в дължината на формата на струя, нарича инверсия струя (фигура 5.4). Това явление се дължи главно на повърхностното напрежение сили, възникващи по крива потоци и различни условия на компресия отвор периметър. Инверсия е най-очевидно при изтичането на некръгли отвори.
5.2. Изтичане с несъвършен компресия
Несъвършена компресия наблюдава в случая, където изтичането на флуид през отвора и образуването на струята засяга близостта на страничните стени на резервоара (фигура 5.5).
Фиг. 5.5. Схема струя компресия несъвършен
Тъй като страничните стени частично насочени движение на течността, когато наближава отвора, струята при напускане на отвора се пресова в по-малка степен, отколкото от резервоара на неограничен размер, както е описано в раздел 5.1.
При изтичането на течности от цилиндричен резервоар с кръгло напречно сечение през кръгъл отвор, разположен в центъра на челната стена, с голям брой Re компресия за идеално течност може да се намери от формулата, дадена NE Жуковски:
където п - SO съотношение отвор площ на напречното сечение на резервоара S1
дебит на флуида в несъвършен компресия
където Н глава се намира, като се вземе предвид динамичното налягане в резервоара
5.3. Изтичане на срока на ниво
Често трябва да се справят с изтичането на течността не е в атмосферата и в пространството запълнена със същата течност (Фигура 5.6). такъв случай е отнесен до нивото на изтичане. или чрез изтичането на подводен отвор.
Фиг. 5.6. Изтичане на срока на нивото
В този случай всички кинетичната енергия на струята загубил срив от завихряне, като в внезапно разширяване.
струята Изпускателната скорост на сгъстен раздел
където φ - съотношение скорост;
Н - дизайн на главата,
Скоростта на потока на течността е
По този начин, ние имаме същите формули като за изтичане на въздух (газ), само проектира глава Н в този случай е разликата между хидростатичните налягания на двете стени, т.е. скорост и дебит в този случай не зависи от местоположението на височините на дупки.
Степента на сгъстяване и на потока при изтичането на ниво, можете да вземете същата като тази при изтичането на въздуха на околната среда.
5.4. Устието през дюзата при постоянна глава
Цилиндричен дюза външна тръба се нарича къса дължина, равна на няколко диаметъра без закръгляване на водещия ръб (фиг. 5.7). На практика, тези типове са често получени при изпълнение на пробиване на стената на дебелото черво и не са третирани с водещ ръб. Устието през дюза в средата на газ може да се получи в два режима.
Първият режим - неотделими режим. При изтичане на струята, след въвеждане на дюзата се пресова за същите, както в потока през отвор в тънка стена. След струйни отвори постепенно разширява до размера на дюзата излиза от общо напречно сечение (фигура 5.7).
Фиг. 5.7. Устието чрез дюзи
коефициент на потока μ, в зависимост от относителната дюзата дължини л / г и числото на Рейнолдс, определено чрез емпиричната формула:
От изхода на диаметъра на струята на дюзата е равен на диаметъра на отвора, компресия епсилон на = 1, и следователно, ц = φ. и коефициента на съпротивление ζ = 0,5.
Ако направим уравнение на Бернули за сгъстен участък 1-1 и раздел 2-2 на дюзата и го преобразува, можете да получите спад в налягането вътре в дюзата
Когато главата на определена критична стойност Hc абсолютно налягане в дюзата (раздел 1.1) става нула (Р1 = 0) и следователно
Следователно, най-H> HCR Р1 налягане трябва да бъде отрицателен, но като в течности отрицателни налягания не съществуват, тогава режим на първа движение става невъзможно. Следователно, когато настъпи промяна Н HCR режим изтичане, преходът от първия режим на втория (фигура 5.8).
Фиг. 5.8. Вторият режим след изтичането на дюзите
Вторият режим се характеризира с това, че струята след компресия не е разширена, и запазва цилиндрична форма, и се движи вътре в дюзата, без да докосва стените му. Изтичане става точно същата като тази на отвора в тънкостенна, с едни и същи стойности на коефициентите. Следователно, по време на прехода от първия режим на втория увеличава скоростта и намалява скоростта на потока, поради струя сгъстен.
Когато поток през цилиндричен отвор при първо ниво на режим на изтичане не се различава от този, описан по-горе. Въпреки това, когато H> Hc преход към втория режим не се случи, и започва режим на кавитация.
По този начин външната цилиндрична отвор има значителни недостатъци: в първия режим - висока устойчивост и висока скорост на потока достатъчно, а вторият - коефициент много нисък дебит. Недостатъкът е възможността за кавитация при изтичането на ниво.
външни цилиндрични дюзи могат да бъдат подобрени значително чрез закръгляване водещия ръб или скосена входно устройство. На Фигура 5.9 са различните видове дюзи и показва стойностите на съответните коефициенти.
Фиг. 5.9. Изтичане на течност през дюзата и - разширяване конична; б - конусния конична; в - Conoidal; г - вътрешен цилиндричен
Конично приближава и Conoidal дюза се използва, когато е необходимо да се получи добър компактен поток от относително голяма дължина при ниска загуба на енергия (в маркуча под налягане, струйно обработване и т.н.). Конично приближаващ дюза се използва за увеличаване на потока изтичане на ниска мощност скорости.
5.5. Устието през отворите и дюзите с променливо налягане (източване съдове)
Да разгледаме случая на изпразване на съда отворена към атмосферата, когато непрекъснато понижаване на налягането, при който поток е нестабилна (фигура 5.10).
Въпреки това, ако налягането, а оттам и скорости на отработените променят бавно, движението в даден момент може да се счита за стабилен, и за решаване на проблема да се прилага Уравнение на Бернули.
Фиг. 5.10. Схема за изпразване на резервоара
Ние означаваме с променлива височина на нивото на течността в съда за час. сечение на резервоара на това ниво зоната на отваряне S. SO. и като безкрайно интервал от време DT. можем да запишем уравнението на обема:
където DH - промяна на нивото на течността с течение на времето DT.
Следователно времето за пълното изпразване на височината на съда Н
Ако има известно право на изменение на площта S на височина часа. че е възможно да се изчисли интеграла. За призматично гнездо S = конст (фигура 5.11) и следователно неговото пълно време изпразване
Този израз означава, че по време на пълното изпразване на контейнера призматична два пъти времето на потока на същия обем течност при постоянно налягане, равно на оригинала.
Фиг. 5.11. Изпразване призматична резервоар
Фиг. 5.12. Изпразването не призматична резервоар
За да се определи времето на течност изтичане от хоризонтален цилиндричен съд (резервоар) (фиг. 5.12) изразява зависимостта на променлива S от зона часа.
където L - дължина на резервоара; D - диаметър на резервоара.
След това по време на пълното изпразване на резервоара, което е, докато промени в налягането от h1 = D преди h2 = 0, ще бъде равна
5.6. Ефлуксен от портата в хоризонтална табла
В много отклоняване и водосток водопроводни водния поток през отворите, припокриване затваряне. Портите повдигнати до известна височина над дъното и минали през дупките, необходими разходи. Предимно на напоителни и отводнителни съоръжения организира правоъгълни дупки, след изтичането на който се разгледа.
Дупки може да се unflooded (безплатно отлив) и наводнени когато нивото на водата на ефекта на затвора на годност.
Ако дупката undrowned след това изтича на струя клапан е при атмосферно налягане (фиг. 5.13). Когато потокът през потопена струен отвор за врата е в определен слой вода (фиг. 5.14).
Фиг. 5.13. Ефлуксен от отварянето на затвора чрез undrowned
Когато затворът е повдигнат над дъното, изтичащи на струята е компресиран във вертикалната равнина. На разстояние приблизително равно на височината и отвор (повдигане височина порта), има най-сгъстен сечение. Дълбочината на сгъстен секцията е свързан с височината на отвора HC и следната зависимост:
където ε '- компресия на вертикални дюзи.
вертикална компресия фактор ε "зависи от съотношението на височината на отвора и налягането (дълбочина на водата преди затваряне) N. За приблизително изчисляване може да ε '= 0,64.
Ако направим уравнение на Бернули за секциите, извършвани в предната част на вратата и в компресиран раздел, след преобразувания получаваме:
където φ - съотношение скорост,
където Н0 - скорост на подход, основан на налягането
След консумация по време на изтичане, когато undrowned отвор, определен от формула от затвора:
където S - площ на отваряне, S = аб.
Фиг. 5.14. Ефлуксен от отварянето на затвора на потопена
Когато потокът през потопена отвор (. Фигура 5.14) скоростта определя по формулата:
където Hz - дълбочина в участъка, където има максималната компресия на изходящия поток от затвора.
Дълбочината се определя от Hz в зависимост
и HB - дълбочина в изкупуване на канал (дълбочината на домакинството) на.
5.7. струя течност под налягане върху повърхността на облицовката
Ако в резултат на отварянето или дюза реактивни земи на фиксирана стена е с определен натиск се упражнява върху него. Основният уравнение, което се изчислява чрез подложка струя налягане има формата
Фиг. 5.15 са най-често в практиката обхващащата повърхност (бариери) и уравнението за която е изчислена при съответната повърхност струя налягане.
Налягането на струята, разбира се, зависи от разстоянието до бариера дюза. С увеличаване на разстоянието на струята се разсейва и налягането се понижава. Изследванията са показали, че в този случай, на струята може да бъде разделена на три отделни части: компактен, фрагментиран и пулверизира (ris.5.16).
В компактен цилиндрична форма задържа от струята без движение прекъсвания. В рамките на непрекъснатостта на фрактура на част от потока е счупен, струята постепенно се разширява. Накрая, в частта от потока на струята спрей настъпва окончателното разпадане в отделните капчици.
Фиг. 5.15. течна струя взаимодействие със стационарната повърхност
Свързани статии