Istechnie folyadék nyílásokon fúvókák és a kapun
Tekintsük a különböző esetekben a folyadék kiáramlását a tartályok, tartályok, kazánok a lyukakon keresztül és a fúvókák (rövid csövek különböző alakú), hogy a légkörbe vagy a tér gázzal töltött, vagy ugyanazt a folyadékot. Az ilyen lejárati kínálat potenciális energia birtokában a folyadék a tartályban alakítjuk kinetikus energia a szabad sugárban.
A fő kérdés. akik érdeklődnek ebben az esetben a meghatározása a lejárat és a folyadék áramlási sebessége különböző formáit lyukak és fúvókák.
5.1. Kiáramlása keresztül a kis nyílásokon egy vékony fal egy állandó fejjel
Vegyünk egy nagy tartály a nyomás alatti közeg P0. amelynek egy kis kör alakú lyukat a falon egy kellően nagy mélységben H0 a szabad felület (fig.5.1).
Ábra. 5.1. Lejárata a tározó egy kis nyíláson keresztül
A folyadék beáramlik a légtérbe a P1 nyomás. Hagyja, hogy a lyuknak formájában 5.2 ábra, de ez beállítva, mint egy fúrás, a vékony falat feldolgozás nélkül, vagy bemeneti szélétől az alakja 5.2 ábra, b, azaz kialakítva a vastag falú, de különleges bemeneti élek kívülről. A Jet, jön le a nyílás széle, több tömörített (5.2 ábra, a). Az ilyen kompressziós miatt a folyadék mozgását a különböző irányban, beleértve a mozgás a sugárirányú fal a tengelyirányú mozgást a jet.
Ábra. 5.2. Kiáramlás egy kör alakú nyílás
A tömörítési arány a becslések tömörítési arány.
ahol a SO és Sc - négyzet keresztmetszetű, és a sugárnyílások rendre; dc és DO - jet átmérőjű lyukak volt.
Ez az arány a folyadék kiáramlását a nyíláson keresztül egy nyílás
ahol H - a nyomóközeg, úgy definiáljuk, mint
φ- sebesség aránya
ahol α - Coriolis együttható;
ζ- lyukak együtthatója ellenállás.
Áramlási sebesség a meghatározás szerint a termék a tényleges kipufogógáz sebessége a tényleges keresztmetszeti területe:
A termék ε és φ általában betűvel jelöljük és hivásfolyamat együttható, azaz a μ = εφ.
Ennek eredményeképpen megkapjuk a fogyasztás
Ahol az AP - számítva nyomáskülönbséget, amely alatt a lejárati bekövetkezik.
Segítségével ez a kifejezés megoldotta a fő feladat - határozza meg az áramlási sebességet.
Az érték a tömörítési arány ε, ellenállás ζ, és az áramlási sebesség φ μ kerek lyukak meg lehet határozni empirikusan, ábrázolva. A 5.3 ábra mutatja a függőség együttható ε, ζ és μ a Reynolds-szám, a számlálási sebesség az ideális
ahol ν - kinematikus viszkozitás.
Ábra. 5.3. Függőség ε, φ, és a szám a Réut
Ábra. 5.4. inverzió fúvókák
A lejárt a jet a légkörbe a kis lyukak a vékony fal egy változás a hossza a sugár alakkal, az úgynevezett inversion jet (5.4 ábra). Ez a jelenség elsősorban a felületi feszültség keletkező erőket egy íves folyamok és különböző körülmények között a kompressziós lyukat kerülete. Inversion legnyilvánvalóbb a lejártakor a nem-körkörös lyukak.
5.2. Lejárata tökéletlen kompressziós
Tökéletlen kompressziós megfigyelhető az esetben, ha a lejárta a folyadék a nyíláson keresztül, és a kialakulását a jet befolyásolja a közelsége az oldalfalak a tartály (5.5 ábra).
Ábra. 5.5. Reakcióvázlat jet kompressziós tökéletlen
Mivel az oldalfalak részlegesen irányított mozgása a folyadék, amikor közeledik a nyílás, a jet elhagyásakor a lyuk van összenyomva egy kisebb mértékben, mint a tartályból korlátlan méretű, mint az 5.1 pontban.
A lejárati származó folyadékok a hengeres tartály kör keresztmetszete kör alakú nyílás található, a központtól a végfal, a nagyszámú Re tömörítési arány az ideális folyadék megtalálható a megadott képlet NE Zsukovszkij:
ahol n - SO lyukat terület aránya a keresztmetszeti területe a tartály S1
folyadék áramlási sebességét a tökéletlen kompressziós
ahol a fej H megtalálható, figyelembe véve a dinamikus nyomás a tartályban
5.3. Lejárata egy szintet
Gyakran kell foglalkozni a lejártakor a folyadék nem a légkörben, és a térben töltött ugyanaz a folyadék (5.6 ábra). Ilyen esetben az említett szinten a lejárati idő. vagy a lejárat egy merített nyílás.
Ábra. 5.6. Lejárata szintje
Ebben az esetben az összes kinetikus energiája jet elveszett örvényleszakadás, mint a hirtelen kitágul.
A kipufogó sebessége komprimált szakasz
ahol φ - sebesség arányt;
H - tervezés fej,
A folyadék áramlási sebessége
Így, akkor ugyanaz a képletek, mint a lejárt a levegő (gáz), csak a design fej H ebben az esetben a különbség a hidrosztatikus nyomás mindkét falak, azaz a sebessége és áramlási sebesség ebben az esetben nem függ a helyét a lyukak magasságokba.
A tömörítési arány és az áramlás a lejárati szinten, akkor vegye megegyezik a lejártakor a levegőben.
5.4. Kiáramlása fúvókán keresztül állandó feje
Egy hengeres fúvóka külső cső hívják egy rövid hossza egyenlő több átmérőjű kerekítés nélkül az elülső él (ábra. 5.7). A gyakorlatban az ilyen tippeket gyakran kapunk, ha végző fúrás a vastagbél falán, és nem kezelik, a vezető éllel. Kiáramlás egy fúvókán keresztül a gáz közeg is előfordulhat a két mód.
Az első mód - nem szétválasztható módban. A lejárt a jet, megadása után a fúvókát sűrített körülbelül ugyanaz, mint az áramlási nyíláson keresztül egy vékony falú. Ezután jet nyílások fokozatosan bővül a méret a fúvóka kilép a teljes keresztmetszet (5.7 ábra).
Ábra. 5.7. Kiáramlása fúvókákon keresztül
Flow együttható μ, attól függően, hogy a relatív fúvóka hossza L / D és a Reynolds-szám, amelyet a tapasztalati képlete:
Mivel a kilépő a fúvóka átmérője egyenlő a nyílás átmérője, a tömörítési arányt ε = 1, és ezért, u = φ. és a légellenállási tényező ζ = 0,5.
Ha teszünk a Bernoulli-egyenlet és a sűrített szakasz 1-1 és 2-2 rész a fúvóka és átalakítani, akkor kap egy csepp nyomás a fúvóka
Amikor egy fej egy bizonyos kritikus értéket Hc abszolút nyomás a fúvóka belsejében (1.1) nulla lesz (P1 = 0), és így
Következésképpen, a H> HCR P1 nyomás lenne, hogy negatív, de a folyadékokban a negatív nyomások nem léteznek, akkor az első mozgás üzemmódban lehetetlenné válik. Ezért, amikor egy változás következik H HCR lejárati módban, az átmenet az első üzemmódból a második (5.8 ábra).
Ábra. 5.8. A második üzemmód lejárta után a fúvókák
A második üzemmódban az jellemzi, hogy a sugár összenyomás után nem expandált, és megtartja egy hengeres alakú, és mozog a fúvókán belül, hogy ne érjen a falakat. Lejárata válik pontosan ugyanaz, mint, hogy a nyílás egy vékony falú, ugyanazokat az értékeket az együtthatók. Következésképpen, az átmenet során az első üzemmódról a második sebesség növekszik, és az áramlási sebesség csökken miatt jet tömörített.
Amikor áramlás egy hengeres nyílás alatt egy első szintű lejárati mód nem fog különbözni attól, hogy a fent leírt. Azonban, amikor a H> Hc átmenet a második üzemmód nem fordul elő, és elindítja kavitáció módban.
Így a külső hengeres nyílás van jelentős hátrányokkal: az első üzemmódban - nagy ellenállás, és elég magas áramlási sebesség, és a második - egy nagyon kis áramlási együtthatója. A hátránya az a lehetőség, kavitáció a lejártakor egy szintet.
A külső hengeres fúvókák jelentősen javítható kerekítéssel a vezető éllel vagy kúpos bemeneti eszköz. Ábrán 5.9 a különböző típusú fúvókák, és jelzi az értékek a megfelelő együtthatók.
Ábra. 5.9. Lejárata folyadék fúvókán keresztül, és - bővülő kúpos; b - összeszűkülő kúpos; in - Conoidal; R - a belső hengeres
Kúp alakban szűkülő és Conoidal fúvókát alkalmaznak, ha az szükséges, hogy egy jó kompakt áram viszonylag nagy hosszúságú kis energiaveszteséggel (a magasnyomású tömlő, fecskendezett, stb.) Kúp alakban szűkülő fúvóka használják, hogy növeljék a lejárati áramlás alacsony kimenő sebességgel.
5.5. Kifolyásának a lyukakon keresztül és a fúvókák változó nyomás (ürítés hajók)
Vegyük azt az esetet az öntőüst ürítése az atmoszféra felé nyitott, amikor folyamatosan csökkenő nyomás, amelyben az áramlás áll szilárdan (5.10 ábra).
Azonban, ha a nyomás, és így a kipufogógáz sebessége lassan változik, a mozgás adott időben lehet tekinteni egyenletes, és a probléma megoldására alkalmazni Bernoulli-egyenlet.
Ábra. 5.10. Scheme tartály kiürítésére
Jelöljük a változó magassága a folyadékszint a tartályban h. keresztmetszeti területe a tartály ezen a szinten a nyílás területe S. SO. és figyelembe infinitezimális időkülönbség dt. felírhatjuk az egyenlet a kötet:
ahol DH - változás a folyadék szint időbeli dt.
Ennélfogva az idő teljes kiürülését a tartály magasságának H
Ha van egy ismert törvény változása az S felület magassága h. ez lehet számítani az integrál. Prizmás edény S = const (ábra 5.11), így annak teljes ürítési idő
Ez a kifejezés azt jelenti, hogy az idő a teljes kiürülését a prizmatikus tartály kétszerese áramlási ideje azonos térfogatú folyadékot állandó nyomáson, egyenlő az eredeti.
Ábra. 5.11. Ürítése hasáb tartály
Ábra. 5.12. Kiürítése nem prizmás tartály
Ahhoz, hogy meghatározzuk a folyadék lejárati időt a vízszintes hengeres tartály (tartály) (ábra. 5.12) kifejezni a függőség a változó S a terület H.
ahol l - hossza a tartály; D - átmérője a tartály.
Majd az idő a teljes kiürítése egy tank, azaz míg nyomás változik h1 = D, mielőtt h2 = 0, egyenlő lesz
5.6. Kiáramlást a kapu vízszintes tálca
Sok eltérítés és áteresz vízmű víz átfolyik a nyílásokon, egymást átfedő lezárások. A kapukat emelt egy bizonyos magasság felett az alsó és áthalad a szükséges lyukat költségeket. Többnyire az öntözésre és a vízelvezető létesítményeket intézkedik négyszögletes lyukak, amelyek lejártával venni.
Holes lehet unflooded (szabad kiáramlás), és elárasztotta, amikor a víz szintje az exponáló hatás lejártakor.
Ha a lyuk undrowned ezután áramlik ki a jet szelep légköri nyomáson (ábra. 5.13). Amikor az áramlás a alámerített folyadéksugár-lyuk a kapu egy bizonyos vízréteg (ábra. 5.14).
Ábra. 5.13. Kiáramlást retesznyitó keresztül undrowned
Ha a redőny fölé az alsó, kiáramló vízsugár összenyomódik a függőleges síkban. A távolból megközelítőleg egyenlő a magasság és a nyílás (emelési magasság kapu), van a legtöbb tömörített szakaszt. A mélysége a sűrített szakasz kapcsolódik a lyuk hc magassága és az alábbi összefüggést:
ahol ε „- tömörítési arányt függőleges sugarak.
függőleges kompressziós tényező ε „függ magasságának aránya a nyitó és a nyomás (vízmélység lezárása előtt) N. A közelítő számítást vehet ε” = 0,64.
Ha teszünk a Bernoulli-egyenlet a szakaszok végzett előtte a kaput, és a tömörített rész után átalakulások kapjuk:
ahol φ - sebességfokozat,
ahol H0 - nyomás alapú megközelítési sebesség
Ezután a fogyasztás kilégzéskor, amikor undrowned furat által meghatározott képlet a zárkioldó:
ahol S - a nyílás területe, S = AB.
Ábra. 5.14. Kiáramlást retesznyitó egy süllyesztett
Amikor az áramlás egy alámerülő nyíláson (. Ábra 5.14) az arány határozza meg a képlet:
ahol hz - mélység a rész, ahol ott van a legnagyobb tömörítés az elfolyó áram a zárat.
A mélység meghatározása a függőség hz
és hb - mélységgel a vételezett csatorna (háztartási mélység).
5.7. A nyomás fluidsugár felületén a burkolat
Ha eredő nyílás vagy a fúvóka jet földeket egy rögzített fal, ez egy bizonyos nyomást gyakorlunk rá. Az alapvető egyenlet, amelynek kiszámítása a jet nyomólap van formájában
Ábra. 5.15 a leggyakoribb a gyakorlatban körülzáró felülete (akadályok) és az egyenlet a számítás a megfelelő jet nyomófelület.
A nyomás a jet, természetesen, függ a távolság a fúvóka gáton. A távolság növekedésével a jet eloszlik a nyomás csökken. Vonatkozó vizsgálatok kimutatták, hogy ebben az esetben, a jet lehet bontani három különböző részből áll: egy kompakt, töredékes és atomizált (ris.5.16).
Belül egy kompakt hengeres alakú által megtartott jet megszakítások nélküli mozgás. Belül a törött részt áramlás folyamatosságát eltörik, a jet fokozatosan bővül. Végül, a részét a vízsugár áramlás létrejön a végső szétesés különálló cseppek.
Ábra. 5.15. egy folyadéksugár kölcsönhatás a helyhez kötött felületi