Expirarea fluidului prin găurile și duzele - studopediya

Expirarea lichidului prin deschiderea poate avea loc la o presiune constantă și variabilă. În cazul în care fluxul de fluid prin orificiul are loc în atmosferă sau alt mediu gazos, o astfel de gaură este numită neinundate. În cazul în care expirarea este sub nivelul, și nu în atmosferă - inundate.

La expirarea jetului în atmosferă de găuri mici dintr-un perete subțire, printr-o schimbare în lungimea formei jet, numit jet inversiune. Acest fenomen se datorează în principal suprafață forțe de tensiune care apar la fluxuri de curbe și diferite condiții ale perimetrului găurii de compresie. Inversiune este cel mai evident la expirarea găurilor non-circulare.

Desen - jeturi Inversiune

Luați în considerare fluidul de scurgere prin gaură într-un perete subțire, la un cap constant. Deschiderea din peretele subțire - un orificiu al cărui diametru este de cel puțin 3 ori grosimea peretelui, adică do> 3 # 948;.

Când scurgerea de fluid prin deschiderea într-un perete subțire, la o anumită distanță față de perete (l = fac), compresia jet apare. O zonă vie a secțiunii transversale cu jet este mai mică decât zona de deschidere. Acest lucru se datorează faptului că particulele de lichid la intrarea în gaura au direcții diferite de viteză.

Jetul pauze departe de peretele de la marginea găurii și apoi oarecum comprimată. jet cilindric ia o distanță de aproximativ un diametru al găurii. Compresia jetului cauzată de necesitatea unei tranziții netede între diferitele zone ale fluidului din rezervor, inclusiv mișcările peretelui radial la mișcarea axială a jetului.

și - atmosfera; b - un nivel de lichid

Figura - Expirarea lichidului prin deschiderea din peretele subțire

Compression caracterizat raportul de compresie jet - raportul dintre aria secțiunii transversale a jetului la punctul de compresie maximă la o secțiune a găurii.

în care Sczh - arie vie secțiunii transversale a jetului; S - zona de deschidere.

Raportul de compresie e este determinată empiric și găuri circulare egală cu 0,64.

Obiectul calculului este de a determina expirarea fluidelor și a debitului la expirarea. viteza de evacuare este definită de ecuația Bernoulli. În acest scop, vom scrie ecuația lui Bernoulli pentru fluidul real, pentru două vii secțiuni 1-1 și 2-2. O comparație a planului prin axa găurii:

În secțiunea 1-1 z1 cap geodezice = H, iar în secțiunea 2-2 z2 = 0.Sosud scurgere deschis are loc printr-o deschidere într-un spațiu cu presiune atmosferică, deci p1 = p2 = pa. viteză în secțiunea transversală a vasului în comparație cu viteza în gaura poate fi neglijată, adică ia w1 = 0. secțiunea de viteză 2-2 w2 = WC.

După efectuarea înlocuirea și reducerea corespunzătoare, obținem:

In HTH termeni de pierdere cap sunt numite rezistență locale și determinate prin formula:

unde # 950; (Zeta) coeficientul de rezistență locală (pentru a intra în țeavă fără margini rotunjite # 950 = 0,5, și cu margini rotunjite # 950 = 0,1).

în cazul în care în cele din urmă obținem:

Valoarea se numește raport de viteză și este notat cu # 966;. factor # 966; Reprezintă raportul dintre real a vitezei de evacuare teoretică este determinată empiric.

Viteza de evacuare lichid Astfel real:

Cunoscând viteza de scurgere de lichid este posibilă determinarea debitului prin orificiul:

Substituind valorile pentru raportul de viteză și de compresie se obține

unde e - coeficientul de compresie cu jet

S - zona de deschidere,

# 966; - raportul de viteză,

Produsul a coeficientului de compresie cu jet pentru raportul de viteză se numește raport de curgere și este desemnat # 956;. Prin urmare:

Și ecuația de curgere prin gaura devine o formă finală:

În practică, este adesea necesar să se ocupe de expirarea lichidului nu este în atmosferă și nu într-un mediu gazos, și într-un spațiu umplut cu acest lichid. Un astfel de caz este numit un nivel de expirare sau expirare printr-un orificiu scufundat.

În acest caz, toată energia cinetică a jetului pierdut vortex purtatori, la fel ca în expansiune bruscă.

Desen - Expirarea nivelului

Atunci când, după un nivel de formule de calcul pentru viteza și debitul rămân aceleași, numai că H este adoptat ca diferență de nivel.

Atunci când fluxul printr-o deschidere a presiunii peretelui lateral nu va fi aceeași pentru toate punctele de pe secțiunea transversală a găurii, în acest caz, debitul poate fi determinată prin însumarea, adică integrând costurile elementare în întreaga secțiune de deschidere.

Când fluxul de fluid printr-o scurtă cilindrică duză (orificiu) există o pierdere suplimentară de energie, în principal ca urmare a expansiunii bruscă a jetului în duză.

Desen - flux prin duze

Prin urmare, rata de scurgere de lichid prin duză este mai mică decât rata de expirarea acesteia printr-o deschidere într-un perete subțire. Cu toate acestea, debitul care curge prin conducta înainte în timpul curge prin deschidere. Deoarece jetul, după intrarea în duza este comprimată aproximativ aceeași ca și în curgerea prin deschiderea din perete subțire, apoi se extinde treptat la gaura jet de dimensiunile duzelor și iese secțiune plină. Prin urmare, raportul de compresie al jetului lăsând duză e = 1, ceea ce duce la o creștere a valorilor coeficientului de curgere # 956; și în consecință fluxul de fluid.

Duzele cilindrice exterioare pot fi îmbunătățite în mod semnificativ prin rotunjirea muchiei anterioare sau dispozitivul de intrare conice.

Figura - Expirarea fluidului prin duză și - extinderea conică; b - conic conic; în - trunchi de con; g - cilindrul intern.

Conica convergente și duza de trunchi de con este utilizat în cazul în care este necesară pentru a obține un flux bun compact de lungime relativ mare la pierdere de energie joasă (în furtunul de presiune, cu jet, etc.). Conica duza convergent este utilizat pentru a crește fluxul de expirare la viteze de ieșire reduse.