Истечение через большое отверстие

Размещено на http://www.allbest.ru/

Истечение через большое отверстие

Особенностью истечения через большое отверстие является разность напоров под верхней и нижней кромками.

Кроме этого ширина отверстия также может меняться в зависимости от напора, поэтому расход через большое отверстие определяется интегрированием элементарных расходов.

За элементарный расход принимается расход, протекающий через бесконечно малую полосу, шириной b_z, высотой d_z.

Рис.

В общем случае ширина b_z = f(z) - является функцией глубины:

dQ = м b_z d_z

Q = м b_z z^3/2.

Если b_z = const =b, то Q = м b_z z^3/2.

Если b_z ? const, то Q = м b_z . d_z

Если истечение происходит не в атмосферу, а под уровень, то за z принимают разность уровней в разрезах.

Истечение жидкости при переменном напоре.

Здесь рассмотрим 2 случая:

1. Если расход поступающей жидкости больше вытекающей, Q_п > Q

то уровню жидкости в емкости повысившемуся с h₁ до h₂ до тех пор, пока расходы не станут равными. Q_п

Рис.

2. Если расход поступающей жидкости меньше вытекающей, Q_п < Q то уровень жидкости будет падать с h₁ до h₂, пока Q_п = Q.

В общем случае расход поступающей жидкости может быть так же переменной величиной. Если емкость имеет не цилиндрическую форму, то площадь ее является функцией высоты.

Щ = f(H)

Изменение V: dV = Щ dH

V поступающей жидкости: Q_п dt = Щ dH

V вытекающей жидкости: Q dt = Щ dH

Время наполнения (опорожнения) резервуара:

dt =

Истечение жидкости через водослив.

Водосливом называется сооружение в виде преграды на пути потока жидкости, которая служит для слива жидкости.

1. Верхняя кромка водослива называется порогом или ребром.

2. Поток жидкости водослива называется верхним бьефом.

3. Поток жидкости после преграды называется нижним бьефом.

4. Глубина потока перед водосливом называется высотой верхнего бьефа.

5. Глубина потока за водосливом называется глубиной(высотой) нижнего бьефа.

6. Разность отметок воды в верхнем и нижнем бьефах называется геометрической высотой.

7. Полная геометрическая высота или геометрический перепад: Z₀ = Z + .

8. Высота водослива со стороны верхнего бьефа (P_в)

9. Высота водослива со стороны нижнего бьефа (P_р)

10. Максимальное превышение верхнего бьефа над гребнем водослива H - геометрический напор.

11. Полный геометрический напор H₀ = H + .

12. д - ширина водослива

13. b - ширина отверстия

14. В - ширина русла.

Классификация водосливов.

По форме очертания и толщине водосливной стенки:

1. С тонкой стенкой д ? 0,67Н , (где Н - геометрический напор)

При переливе через него поток жидкости касается водослива только по верхней кромке.

Рис.

2. Водосливы практического профиля 0,67Н < д < 2-3 Н. По форме такой водослив повторяет очертание потока.

Рис.

3. Водослив с широким порогом. 2-3Н < д < 10 H

Рис.

По форме водосливного отверстия:

а) прямоугольный б) трапециидальный в) параболический

Рис.

По расположения водослива в плане:

1) без бокового сжатия 2) с боковым сжатием.

Рис.

По очертанию водослива в плане:

Рис.

а) прямой б) косой в) боковой г)ломаный д)криволинейный е)замкнутый (полигональный)

По характеру истечения через слив:

Рис.

со свободным источником затопленный водослив

Р_Н < h_Н

Основная формула для расчета Q при истечении через водослив.

При движении жидкости через водослив его рассматривают как большое отверстие, поэтому для определения расхода используют формулу, полученную для жидкостей истекающих через большое отверстие.

Если жидкость касается только порога, то H₁ =0; H₂ =H

Q = мbH

m = м -коэффициент расхода водослива

Q = mbH

истечение отверстие параболический водослив

В отличие от больших отверстий непосредственно над гребнем водослива устанавливается глубина меньшая, чем напор на высоту скоростного напора (- ).

Водослив с тонкой стенкой.

Q = mbH

m - определяется по эмпирическим формулам.

Водослив с тонкой стенкой может быть расположен под некоторым углом, этот угол может быть острым или тупым.

1. Если водослив наклонен под острым углом б, то потоку жидкости легче преодолевать преграду. Q будет больше. k_H =1,06

2. Если водослив наклонен против течения, то он создает дополнительное гидравлическое сопротивление. Q уменьшается. k_H =0,97

1. Изменение расхода учитывается k_H - коэффициент наклона.

Q = k_H mbH

2. Если же есть боковое сжатие, то вводится k_c - коэффициент сжатия.

Q = (k_H + k_c) mbH

3. Если истечение происходит затоплено, то вводится у_n - коэффициент потопления.

Q = у_n (k_H + k_c) mbH

На очистных сооружениях водосливы используются как водомеры. Q=MH^б

Рис. Водослив Томсона

1. Размещено на Allbest.ru