Истечение жидкостей через отверстия и насадки

Август 11, 2022

Главная
Физика
Истечение жидкостей через отверстия и насадки

Содержание

2. ОСНОВНАЯ: 1. Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Е.Н. Болдырев, А.А. Пименов, Ю.Л. Карасев ГИДРАВЛИКА: учебник: Академия ГПС
3. ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: 4. Ю.Г. Баскин, В.В. Подмарков, Е.С. Иванова, А.М. Филановский / СБОРНИК ЗАДАЧ по гидравлике.
4. ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ : 1. Юдаев Василий Федорович ГИДРАВЛИКА: учеб. пособие / В.Ф. Юдаев. − М.: ИНФРА-М,
5. ЧАСТЬ 1 1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке. 2. Типы насадок. Внешний цилиндрический
6. Малое отверстие - такое отверстие, наибольший размер которого в 10 раз меньше уровня его заглубления в
7. В наиболее близко расположенном к отверстию на расстоянии 0,5 d сечении струи II—II, в котором движение
8. СОВЕРШЕННОЕ СЖАТИЕ m>3а; n>3в.
9. После преобразования уравнения Бернулли для двух сечений: I-I (уровень свободной поверхности) и II-II (сжатое сечение), О-О
10. Расход жидкости из отверстия: подставляя значение скорости: - коэффициент расхода (9.4)
11. Определение дальности полета струи, высоты падения струи Струя, выходя из отверстия, движется 1. равномерно: L =
12. Типы насадков. Внешний цилиндрический насадок. Вакуум в цилиндрическом насадке. Насадок - присоединенный к отверстию отрезок трубы
13. Цилиндрический внешний насадок Давление на выходе из насадка равно атмосферному, скорость меньше чем в сжатом сечении.
14. Сопоставляя значения коэффициентов истечения для цилиндрического насадка и отверстя в тонкой стенке, видно, что расход жидкости
15. Применяются редко, так как гидравлические сопротивления больше из-за большого сжатия струи на входе, вакуум и расход
16. При углах конусности 12 - 14°(конфузоры) = 0,98; = 0,96; = О,94. Внутреннего сжатия струи меньше,
17. Конический расходящийся насадок При углах конусности 6 - 8°(диффузоры) = 1; = = 0,475 Расширение струи
18. Коноидальный насадок наименьшее сопротивление ( ϕ = μ0 = 0,97÷0,99), что способствует получению дальнобойных струй с
19. Изменение формы струи при истечении из отверстий под действием сил поверхностного натяжения - инверсия Инверстия струи
20. Таблица коэффициентов для отверстий и различных типов насадок
21. Опороженение резервуаров при постоянном и переменном напоре
22. Время опорожнения резервуара емкостью W при начальном расходе Q в два раза больше времени истечения такого
23. Контрольные вопросы 1. Что понимается под тонкой стенкой, малым отверстием. 2. Какие существуют виды сжатия струи
24. Контрольные вопросы 4. Чем отличается формула расхода жидкости для незатопленного и затопленного отверстий. 5. Какая задача
25. 1. Какое отверстие принято считать малым: а) размещенное в тонкой стенке; б) размер которого в 10
26. 3. Чем обусловлена инверсия струи: а) силой поверхностного натяжения; б) вязкостью; в) силой давления; г) силой
27. Тестирование 5. Как изменяется время опорожнения резервуара из отверстия с переменным напором по сравнению с опорожнением
28. Решение задач
29. Задача № 1 из 51 Вода вытекает из малого незатопленного отверстия при постоянном напоре Н. Высота
30. Задача № 2 Определить расход воды Q и скорость ее истечения v через круглое незатопленное отверстие
31. Задача № 3 Определить расход и скорость истечения воды из круглого отверстия диаметром d = 100
33. Скачать презентацию

Слайд 2

ОСНОВНАЯ:
1. Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Е.Н. Болдырев, А.А. Пименов, Ю.Л.

Карасев ГИДРАВЛИКА: учебник: Академия ГПС МЧС России, Москва 2017 − 312 с. Гриф: Допущено МЧС России в качестве учебника для курсантов, студентов и слушателей образовательных организаций МЧС России Режим доступа: Электронная Библиотека МЧС России
2.Гидравлика: Учеб. Пособие/В.А. Кудинов, Э.М.Карташов 3-е изд., стер.- М.: Высшая школа, 2008. 199 с
3.Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: Учеб.пособие для ВУЗов / В.Н. Метревели.- 2-е изд., стер.-М.: Высш. Шк.,2008.- 192 с.

ЛИТЕРАТУРА

Слайд 3

ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
4. Ю.Г. Баскин, В.В. Подмарков, Е.С. Иванова, А.М. Филановский /

СБОРНИК ЗАДАЧ по гидравлике. / СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2015.
5. В.П. Малый ПРАКТИКУМ ПО ГИДРАВЛИ-КЕ: Учебное пособие / Малый В.П., Масаев В.Н. − Железногорск: ФГБОУ ВО СПСА ГПС МЧС России, 2017. − 121 с. –
Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/912712
6. Малашкина Валентина Александровна ГИДРАВЛИКА. Учебное пособие для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов / Малашкина В.А., − 2-е изд., стер. − М.: Горная книга, 2012. − 102 с.: ISBN 978-5-98672-127-9 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/994442

Слайд 4

ЛИТЕРАТУРА
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ :
1. Юдаев Василий Федорович ГИДРАВЛИКА: учеб. пособие / В.Ф.

Юдаев. − М.: ИНФРА-М, 2018. − 301 с. − (Высшее образование: Бакалавриат). – www.dx.doi.org/10.12737/textbook_58eb3186a6c224.2782521.
− Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/967866
2. Карама Е.А. «ГИДРАВЛИКА В ПОЖАРНОМ ДЕЛЕ»: Учебное пособие. – Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2012. − 113 с.
3. Плаксицкий А.Б., Кочегаров А.В., Конорев Д.В. СПРАВОЧНИК ПО ГИДРАВЛИКЕ. Издательство ФГБОУ ВО ВИ ГПС МЧС России, Воронеж 2017 г.

Слайд 5

ЧАСТЬ 1
1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке.
2.

Типы насадок. Внешний цилиндрический насадок. Вакуум в цилиндрическом насадке.
3. Практическое применение насадок.
4. Особенности опорожнения резервуаров при переменном напоре.
ЧАСТЬ 2
5. Контрольные вопросы
6. Тестирование
7. Решение задач

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

Слайд 6

Малое отверстие - такое отверстие, наибольший размер которого в 10

раз меньше уровня его заглубления в жидкости Н.
Тонкая стенка – внутренние края отверстия скошены под острым углом; толщина стенки не влияет на условия истечения струи.
Имеют место только местные потери напора на
внезапное сужение потока

Истечение жидкости из круглого отверстия в тонкой стенке

Слайд 7

В наиболее близко расположенном к отверстию на расстоянии 0,5 d сечении

струи II—II, в котором движение струи после искривления приобретает параллельно-струйный характер, называется сжатым.
Отношение площади сжатого сечения ωc к площади отверстия ω называется коэффициентом сжатия:
Для малого круглого отверстия в тонкой стенке ε = 0,64.

Слайд 8

СОВЕРШЕННОЕ СЖАТИЕ m>3а; n>3в.

Слайд 9

После преобразования уравнения Бернулли для двух сечений: I-I (уровень свободной поверхности)

и II-II (сжатое сечение), О-О через центр тяжести отверстия
Скорость в сжатом сечении II-II :
ϕ - коэффициент скорости (для малого отверстия в тонкой стенке при = 0,06 составляет ϕ = 0,97 .
- коэффициент сопротивления отверстия

Слайд 10

Расход жидкости из отверстия:
подставляя значение скорости:
- коэффициент

расхода

(9.4)

Слайд 11

Определение дальности полета струи, высоты падения струи
Струя, выходя из

отверстия, движется
1. равномерно: L = v t
L – дальность полета струи;
2. равноускоренно: Z = gt2/2
Z – высота падения струи;
Отсюда: t = √2z/g, подставляя в формулу для L :
Z = L2/4φ2H
H – напор (заглубление отверстия под уровень свободной поверхности)

Слайд 12

Типы насадков. Внешний цилиндрический насадок. Вакуум в цилиндрическом насадке.
Насадок -

присоединенный к отверстию отрезок трубы длиной 3-4 d
Типы насадок:
а- цилиндрический внешний;
б - цилиндрический внутренний;
в - конический сходящийся;
г - конический расходящийся;
д - коноидальный

Слайд 13

Цилиндрический внешний насадок
Давление на выходе из насадка равно атмосферному, скорость

меньше чем в сжатом сечении.
По уравнению Бернулли: давление в сжатом сечении (на расстоянии 0,5 d) меньше атмосферного (вакуум)
Для цилиндрического насадка:
Ʃξн = 0,5.
=

Слайд 14

Сопоставляя значения коэффициентов истечения
для цилиндрического насадка и отверстя в тонкой

стенке, видно, что расход жидкости из насадка больше, чем из отверстия:
скорость истечения из цилиндрического насадка значительно меньше, чем при истечении из отверстия:

Слайд 15

Применяются редко, так как гидравлические сопротивления больше из-за большого сжатия струи

на входе, вакуум и расход меньше

Внутренний цилиндрический насадок

Слайд 16

При углах конусности 12 - 14°(конфузоры)
= 0,98; = 0,96;

= О,94.
Внутреннего сжатия струи меньше, чем в цилиндрическом насадке, но появляется сжатие струи на выходе из насадка. Насадки применяются когда необходимы большая скорость истечения, значительная дальность полета струи и большая сила ее удара (в пожарных стволах, гидромониторах и т. д).

Конический сходящийся насадок

Слайд 17

Конический расходящийся насадок
При углах конусности 6 - 8°(диффузоры) = 1; =

= 0,475
Расширение струи в насадке происходит более резко, чем в цилиндрическом, поэтому гидравлическое сопротивление больше, коэффициент скорости и расхода меньше.
Насадки применяются в насосах, гидроэлеваторах, где требуется минимизировать энергию в отводящем потоке

Слайд 18

Коноидальный насадок наименьшее сопротивление ( ϕ = μ0 = 0,97÷0,99), что

способствует получению дальнобойных струй с большой начальной скоростью полета.

В насадке в 1,5 раза увеличивается расход жидкости по сравнению с расходом из отверстия. В пожарном деле применение не широкое из-за сложности изготовления насадка с плавным входом по форме струи

Слайд 19

Изменение формы струи при истечении из отверстий под действием сил поверхностного

натяжения - инверсия

Инверстия струи

Слайд 20

Таблица коэффициентов для отверстий и различных типов насадок

Слайд 21

Опороженение резервуаров при постоянном и переменном напоре

Слайд 22

Время опорожнения резервуара емкостью W при начальном расходе Q в

два раза больше времени истечения такого же количества жидкости при постоянном напоре Н и расходе Q.

Слайд 23

Контрольные вопросы
1. Что понимается под тонкой стенкой, малым отверстием.
2. Какие существуют

виды сжатия струи при истечении из отверстий.
3. Какими коэффициентами характеризуется истечение жидкости из отверстий и какова между ними аналитическая связь.
4. Особенности расчета параллельного соединения труб.

Слайд 24

Контрольные вопросы
4. Чем отличается формула расхода жидкости для незатопленного и затопленного

отверстий.
5. Какая задача решается при опорожнении резервуаров и от каких факторов зависит ее решение.
6. Что называется насадком, назначение различных насадок.
7. При каких условиях образуется сжатое сечение при истечении из отверстий и насадок и на каком расстоянии от входа.
8. Назовите область применения цилиндрических и конически сходящихся насадок.

Слайд 25

1. Какое отверстие принято считать малым:
а) размещенное в тонкой стенке;
б) размер

которого в 10 раз меньше заглубления его в жидкость;
в) круглое отверстие малого диаметра;
г) в котором отсутствуют местные потери.

2. Какой вид сжатия из отверстия, примыкающего к боковой стенке резервуара:
а) полное и совершенное;
б) полное и несовершенное;
в) неполное и совершенное;
г) неполное и несовершенное.

Тестирование

Слайд 26

3. Чем обусловлена инверсия струи:
а) силой поверхностного натяжения;
б) вязкостью;
в) силой давления;
г)

силой тяжести.

2. Какой вид насадка дает более мощную струю:
а) конический расходящийся;
б) конический сходящийся;
в) цилиндрический внешний;
г) цилиндрический внутренний.

Тестирование

Слайд 27

Тестирование
5. Как изменяется время опорожнения резервуара из отверстия с переменным

напором по сравнению с опорожнением с постоянным напором:
а) одинаковое;
б) в два раза меньше;
в) зависит от места расположения отверстия;
г) в два раза больше.

Слайд 28

Решение задач

Слайд 29

Задача № 1
из 51
Вода вытекает из малого незатопленного отверстия при

постоянном напоре Н. Высота расположения отверстия над полом z = 1 м, струя достигает пол на расстоянии l = 1,2 м. Диаметр d мм = 50 мм, φ = 0,97, μ= 0,62.
Определить расход воды Q.
Рекомендации:определить 1. Н через дальность полета струи, 2. Q по известной формуле для отверстий

Слайд 30

Задача № 2
Определить расход воды Q и скорость ее истечения

v через круглое незатопленное отверстие диаметром d = 200 мм, если Н = 4 м, φ = 0,97, μ = 0,62.
Рекомендации: определить 1. v скорость истечения, 2. ώ площадь отверстия, 3. Q расход- по известной формуле истечения из отверстия

Слайд 31

Задача № 3

Определить расход и скорость истечения воды из

круглого отверстия диаметром d = 100 мм в боковой стенке резервуара. Напор воды над центром отверстия Н = 1 м,φ = 0,95, μ = 0,62.
Рекомендации:определить 1. v скорость истечения, 2. ώ площадь отверстия, 3. Q расход- по известной формуле истечения из отверстия

Истечение жидкостей через отверстия и насадки

Содержание

ОСНОВНАЯ:1. Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Е.Н. Болдырев, А.А. Пименов, Ю.Л.

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ:4. Ю.Г. Баскин, В.В. Подмарков, Е.С. Иванова, А.М. Филановский /

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ :1. Юдаев Василий Федорович ГИДРАВЛИКА: учеб. пособие / В.Ф.

ЧАСТЬ 11. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке. 2.

Малое отверстие - такое отверстие, наибольший размер которого в 10

В наиболее близко расположенном к отверстию на расстоянии 0,5 d сечении

СОВЕРШЕННОЕ СЖАТИЕ m>3а; n>3в.

После преобразования уравнения Бернулли для двух сечений: I-I (уровень свободной поверхности)

Расход жидкости из отверстия: подставляя значение скорости: - коэффициент

Определение дальности полета струи, высоты падения струи Струя, выходя из

Типы насадков. Внешний цилиндрический насадок. Вакуум в цилиндрическом насадке.Насадок -

Цилиндрический внешний насадокДавление на выходе из насадка равно атмосферному, скорость

Сопоставляя значения коэффициентов истечения для цилиндрического насадка и отверстя в тонкой