Презентация на тему: Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре
Коэффициенты, характеризующие процесс истечения
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Неполное сжатие
Истечение под уровень
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Истечение через насадок при постоянном напоре
Истечение через цилиндрический насадок. Возможные режимы
Условия существования первого режима в цилиндрическом насадке
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Сравнение характеристик цилиндрического насадка и отверстия
Возникновение кавитации в насадке (срыв I режима)
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Типы насадков и их применение
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре (опорожнение сосудов)
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
1/26
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 40)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (285 Кб)
1

Первый слайд презентации: Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Основным вопросом является определение скорости истечения и расхода жидкости для различных форм отверстий и насадков.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре

Характер истечения из отверстия с острыми кромками Сжатие струи обусловлено движением жидкости к отверстию с различных направлений и происходит за счет действия сил инерции d c < d o Сжатое сечение

Изображение слайда
3

Слайд 3: Коэффициенты, характеризующие процесс истечения

p o Н o p 1 1. Степень сжатия оценивается коэффициентом сжатия 2. Скорость струи оценивается коэффициентом скорости

Изображение слайда
4

Слайд 4

p o Н o p 1 Коэффициент скорости определяется из уравнения Бернулли для сечений 0-0 и 1-1: Здесь  0 - коэффициент сопротивления отверстия; Н - расчетный напор Тогда Для идеальной жидкости  0 = 0;  = 1 и φ =1, т.е.

Изображение слайда
5

Слайд 5

3. Расход через отверстие оценивается коэффициентом расхода μ : Коэффициент расхода равен отношению действительного расхода к максимально возможному для этого отверстия (расходу идеальной жидкости) На практике коэффициент расхода μ  1 и зависит от числа Рейнольдса Re

Изображение слайда
6

Слайд 6

Значение коэффициента сжатия ε, сопротивления , скорости φ и расхода μ для круглого отверстия определяются по эмпирически построенным зависимостям (А. Д. Альтшуль). При больших Re : φ ≈ 0,97...0,98; ε ≈ 0,60...0,64; μ ≈ 0,58...0,62

Изображение слайда
7

Слайд 7: Неполное сжатие

На степень сжатия струи влияет место расположения отверстия относительно боковых стенок и дна сосуда. Если сжатие происходит по всему периметру отверстия, оно называется полным (отверстия 4,5 ). В отверстиях 1, 2, 3 сжатие неполное. Для отв. 2 : снизу поджатия нет Когда сжатие неполное, коэффициент μ увеличивается и может быть приближенно определен по формуле В формуле П - периметр отверстия; П ' - часть периметра отверстия, где сжатия не происходит.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Истечение под уровень

Истечение в атмосферу - свободное истечение Истечение под уровень - истечение жидкости в пространство, заполненное этой же жидкостью. В этом случае вся кинетическая энергия струи теряется на вихреобразование, как при внезапном расширении p 2

Изображение слайда
9

Слайд 9

Истечение происходит не в атмосферу, где р = р а, а в жидкость, где давление равно р = р 2 + ρ gH 2. Из уравнения Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 получаем: Скорость истечения Расход p 2 При Н > 0

Изображение слайда
10

Слайд 10

Таким образом: имеем те же расчетные формулы, что и при истечении в воздух, только расчетный напор Н в данном случае представляет собой разность гидростатических напоров по обе стороны стенки; скорость истечения и расход не зависят от глубины расположения отверстия; опыты показали, что коэффициенты сжатия  и расхода μ при истечении под уровень можно принимать те же, что и при истечении в воздушную среду.

Изображение слайда
11

Слайд 11: Истечение через насадок при постоянном напоре

Насадком называют патрубок определенной формы, устанавливаемый вместо отверстия для регулирования скорости истечения, расхода или того и другого. Виды насадков: цилиндрические; конические сходящиеся (конфузорные); конические расходящиеся (диффузорные); коноидальные (сопловые); комбинированные; внешние и внутренние; другие Внешний цилиндрический насадок

Изображение слайда
12

Слайд 12: Истечение через цилиндрический насадок. Возможные режимы

Струя после входа в насадок сжимается так же, как и при истечении через отверстие в тонкой стенке (сеч. 1-1). Затем струя постепенно расширяется до размеров отверстия (сеч. 2-2). Из насадка струя выходит полным сечением. I режим - безотрывный II режим – с отрывом струи Струя после сжатия уже не расширяется, а сохраняет цилиндрическую форму и не соприкасается со стенками. Истечение - как из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов. (режим насадка) (режим отверстия)

Изображение слайда
13

Слайд 13: Условия существования первого режима в цилиндрическом насадке

Внутри насадка образуется вихревая зона (зона вакуума), в которой площадь сечения меньше, чем на выходе, т.е. скорость выше, чем на выходе, а давление - ниже атмосферного. Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 3-3: Вихревая зона p 0 p а L Вводя обозначение: h

Изображение слайда
14

Слайд 14

получаем: - коэффициент скорости насадка При увеличении длины насадка коэффициент скорости, т.е. скорость истечения, уменьшается - чем короче насадок, тем лучше. Однако при его малой длине в зону вакуума прорвется атмосферный воздух, вакуум исчезнет, и насадок начнет работать, как обыкновенное отверстие ( II режим). Оптимальная длина насадка L = (3...4) d. При этом φ ≈ 0,82, и на выходе μ = φ = 0,82

Изображение слайда
15

Слайд 15: Сравнение характеристик цилиндрического насадка и отверстия

Коэффициент Отверстие Насадок Сравнение насадка и отверстия сопротивления  0,065 0,50 В насадке выше в 8 раз скорости φ 0,97 0,8 2 В насадке скорость в 1, 18 раза ниже сжатия ε 0,64 1,00 В насадке нет сжатия расхода μ 0,62 0,82 В насадке выше в 1,32 раза При одинаковом диаметре отверстия расход через насадок выше, а скорость струи - ниже.

Изображение слайда
16

Слайд 16: Возникновение кавитации в насадке (срыв I режима)

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2: Для турбулентного режима течения  1 =  2 = 1. Так как коэффициент сжатия Тогда

Изображение слайда
17

Слайд 17

С повышением напора Н давление в сжатом сечении 1-1 падает. При р 1 = р нп наступает кавитация, и дальше 1-й режим существовать не может. При φ = 0,8; ε = 0,62 Отсюда критический напор Н кр, при котором наступит кавитация и произойдет срыв 1-го режима: Для воды при нормальных условиях Н кр ≈ 13,6 м.

Изображение слайда
18

Слайд 18

При Н = Н кр происходит изменение режима истечения, переход от первого режима ко второму - режиму отверстия. На втором режиме струя после сжатия уже не расширяется, а сохраняет цилиндрическую форму и перемещается внутри насадка, не соприкасаясь с его стенками. Истечение становится таким же, как и из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов, т.е. при переходе от первого режима ко второму скорость возрастает, а расход уменьшается благодаря сжатию струи.

Изображение слайда
19

Слайд 19

При уменьшении напора ниже Н кр первый режим не восстанавливается! При истечении через цилиндрический насадок под уровень первый режим истечения не отличается от случая свободной струи. Но при Н > Н кр перехода ко второму режиму не происходит, а начинается кавитационный режим. Истечение под уровень Таким образом, внешний цилиндрический насадок имеет существенные недостатки: - на первом режиме - большое сопротивление и недостаточно высокий коэффициент расхода; - на втором - очень низкий коэффициент расхода; - возможность кавитации при истечении под уровень.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Типы насадков и их применение

а) Внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) применяется для увеличения пропускной способности отверстия в качестве водосбросных и дренажных труб. б) Внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) используется для опорожнения резервуаров, когда по конструктивным соображениям нельзя установить насадок Вентури. μ = φ = 0,82 μ = φ = 0,71

Изображение слайда
21

Слайд 21

в) Конически сходящийся насадок (конфузор) дает возможность получать компактную струю, обладающую большой кинетической энергией. Применяется в соплах гидравлических турбин, водоструйных и пароструйных насосах, гидромониторах, брандспойтах и т. д. Коэффициенты истечения для этих насадков зависят от угла конусности. Оптимальным является угол конусности, равный 13°24'. в) ε = 0,982; φ = 0,97; μ = 0,95

Изображение слайда
22

Слайд 22

г) Конически расходящийся насадок (диффузор) применяется в эжекторных установках, в дымоходах, в аэродинамических трубах, дождевальных машинах, в каналах направляющего аппарата насосов, во всасывающих трубах насосов и турбин и т.д. У него максимальная всасывающая способность, т.к. расширение в области сжатого сечения струи позволяет увеличить разрежение в вакуумной полости. Это дает увеличение расхода до 45...50 %. Насадок обеспечивает наибольший расход (φ = 0,48...0,5 - мало, т.к. отнесено к выходному сечению насадка d) при малом напоре - 2-й режим наступает при напоре Н кр ≈ 2м). ε = 1; φ = μ = 0,5 г) Н кр ≈ 2м - мало !

Изображение слайда
23

Слайд 23

Внешний цилиндрический насадок (а) может быть значительно улучшен путем закругления входной кромки (д) или устройства конического входа а) д) Сопло д) Коноидальный насадок (сопло) имеет вход, выполненный по очертаниям выходящей из отверстия струи, поэтому потери при движении жидкости минимальны. Насадок позволяет значительно увеличить расход через отверстие, выходящая струя обладает большой кинетической энергией. Он широко применяется в соплах гидравлических турбин, в аэродинамических трубах, мерных устройствах, для дробления и резания горных пород в гидромониторах. ε =1;  =0,5; μ = φ = 0,82 ε =1;  =0,5; μ = φ = 0,82 ε =1;  =0,06; μ = φ = 0,97

Изображение слайда
24

Слайд 24: Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре (опорожнение сосудов)

На практике часто происходит опорожнение резервуаров или перетекание жидкости из одного резервуара в другой при переменном напоре, т. е. резервуар не пополняется до постоянного уровня. Площадь S Площадь S 0 Объем жидкости, вытекающей через отверстие, равен уменьшению объема жидкости в сосуде (со знаком "минус"). Элементарный объем:

Изображение слайда
25

Слайд 25

Отсюда Если S = const, то выражение можно проинтегрировать: - время опорожнения сосуда от отметки Н 1 до отметки Н 2 Если отверстие находится в дне сосуда, то Н 2 = 0, и время полного опорожнения составит:

Изображение слайда
26

Последний слайд презентации: Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Время полного опорожнения призматического сосуда в два раза больше времени истечения того же объема жидкости при постоянном напоре, равном первоначальному. 2. Опорожнение цистерны где L - длина цистерны; D = 2 r - диаметр цистерны - время полного опорожнения цистерны, т.е. время изменения напора от h 1 = D до h 2 = 0 Зависимость переменной площади S от h Тогда

Изображение слайда