Витікання через малі отвори в газове середовище
Витікання рідини через отвори і насадки при сталому напорі
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.
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.4.1), 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. 4.1
Відношення площі ωc стисненого перерізу до геометричної площі отвору ω називають коефіцієнтом стиснення:
. | (4.1) |
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:
Введемо поняття розрахункового напору, тобто того сумарного напору, під дією якого відбувається витікання рідини; позначимо його НР.
Тоді:
(4.2) |
і швидкість витікання:
(4.3) |
де
(4.4) |
називають коефіцієнтом швидкості.
Витрати рідини через отвір але
Тому:
(4.5) |
Тут
– коефіцієнт витрати отвору. | (4.6) |