Истечение жидкости через отверстия в тонкой стенке при постоян­ном напоре. Коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости, расхода. Истечение жидкости через цилиндрический насадок. Насадки различ­ного типа. Истечение при переменном напоре. Понятие о струйной тех­нике.

Методические указания

Отверстие называется малым, если можно пренебречь изменением давления по его площади. Насадками называются небольшие по длине трубы ~ l=(3...6)d, присоединенные к таким отверстиям. Прежде всего, следует уяснить характер и особенности движения жидкости в процессе истечения (сжатые струи, образование вакуума).

В гидравлике истечения через отверстия и насадки есть много общего. Скорость истечения и вытекающий расход рассчитываются по общим формулам, выведенным на основе уравнения Бернулли, при­чем потери при истечении определяются как местные потери. Общими являются также гидравлические характеристики (коэффициенты рас­хода, скорости, сжатия, сопротивления).

Следует знать физический смысл коэффициентов сжатия, скорости и расхода, зависимость их числовых значений от типа и формы от­верстий и насадков и от критерия Рейнольдса. Нужно также обра­тить внимание на то, что при Re>10⁵  влияние сил вязкостного тре­ния на коэффициенты истечения практически отсутствует (квадратическая зона сопротивления). При этом коэффициенты истечения зави­сят только от формы отверстий и насадков. Это позволяет с успехом использовать отверстия с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода.

При истечении при переменном напоре (опорожнение сосудов) расчетными являются формулы для определения времени опорожне­ния.

Литература: [1. с. 122—136]; [2. с. 147— 185]; [3, с. 108—118]; [4, с. 146—162]; [5, с. 121—145]; [6, с. 171 — 177]; [8, с. 57—62].

Вопросы для самопроверки

1. Как связаны между собой коэффициенты сопротивления, сжа­тия, скорости и расхода? Поясните физический смысл этих коэффи­циентов. 2. В каком случае сжатие струи называется неполным, не­совершенным? Как неполнота и несовершенство сжатия влияют на коэффициент расхода? 3. Как рассчитываются затопленные отверстия и насадки? 4. Какое влияние оказывает вязкость жидкости при истече­нии из отверстий и насадков? 5. Как изменяются расход и скорость при истечении жидкости через цилиндрический насадок по сравнению с истечением ее из круглого отверстия того же диаметра и под тем же напором? 6. Чем отличается «насадок» от «трубы»? 7. В чем особен­ности истечения жидкости из большого отверстия по сравнению с исте­чением ее из малого отверстия?

Гидравлический расчет трубопроводов

Основное расчетное уравнение простого трубопровода. Понятие об определении экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода. Сифонный трубопровод. Последовательное и параллельное со­единение трубопроводов. Сложные трубопроводы. Трубопровод с насосной подачей.

Методические указания

Для гидравлического расчета трубопроводов применяются урав­нение Бернулли, формулы для определения потерь напора на трение по длине ив местных сопротивлениях, уравнение постоянства расхода.

Для нахождения различных гидравлических характеристик трубо­проводов применяются расчетные таблицы. К числу основных гидрав­лических характеристик относится расходная характеристика. В зависимости от гидравлической схемы работы и от методов гидравлического расчета различают трубопроводы короткие и длинные, простые и сложные, разветвленные и замкнутые, с транзитными и путевыми расходами жидкости. Следует уяснить различие между пере­численными типами трубопроводов и особенности их гидравлических расчетов. Все случаи расчета простых трубопроводов сводятся к трем типовым задачам по определению: 1) расхода, 2) напора, 3) диаметра трубопровода. Следует знать методику решения этих задач.

При расчете сложных трубопроводов составляется система урав­нений, которые устанавливают связь между размерами труб, расхода­ми жидкости и напорами. Эта система состоит из уравнений балан­са расходов для каждого узла и уравнений баланса напоров (урав­нений Бернулли) для каждой ветви трубопровода.

Литература: [1, с. 137—152]; [2. с. 204—225]; [3, с. 87—89]; [4, с. 117-140]; [5, с. 225-301]; [8, с. 48-52].

Вопросы для самопроверки

1. Какие трубопроводы называются короткими и длинными, прос­тыми и сложными? В чем особенности гидравлического расчета таких трубопроводов? 2. Изложите методику решения трех типовых задач расчета простого короткого трубопровода. 3. Какова особенность рас­чета трубопроводов с параллельным соединением линий? 4. Чем отлича­ется определение диаметра магистрального трубопровода и его от­ветвлений при расчете тупиковой водопроводной сети? 5. Что такое сифон и каковы особенности его гидравлического расчета? 6. В чем особенность расчета трубопроводов с насосной подачей жидкости?