Пояснения к решению задач 5.1÷5.10

Задачи 5.1÷5.10посвящены истечения жидкости через отверстия, насадки и водосливы.

При решении задач 5.1; 5.2; 5.9; 5.10 необходимо воспользоваться формулами истечения жидкости через отверстия и насадки

(5.1)

Для круглого отверстия в круглой стенке μ = 0,62, для цилиндрического насадка μ = 0,82 и т.п.

Задача 5.3 посвящена истечению жидкости через насадок и под переменным напором. Время, в течение которого уровень жидкости в цилиндрическом сосуде понизится на величину Н, может быть определено из формулы

(5.2)

где ω₀ – площадь поперечного сечения сосуда;

ω – площадь поперечного сечения насадка;

Н₂ = Н₁ – Н₂ .

Задача 5.4 решается с учетом того, что расход воздуха через диафрагму диаметром d_о определяется по формуле (сжимаемостью воздуха пренебрегаем)

(5.3)

Расход через сопло:

(5.4)

При установившемся движении :

Поэтому:

(5.5)

Принимаем μ = μ_с= 0,72. Тогда

(5.6)

где р = ρgh;

h – показание пьезометра;

ρ – плотность жидкости, залитой в пьезометр.

Если заданы h, ρ, то находим р, а из формулы (5.6) – χ. Из рисунка видно, что а = а_о – χ. Устройство, представленное на рисунке к задаче (5.4), применяется для измерения линейных размеров изделий.

При решении задачи 5.5 аналогично можно воспользоваться уравнениями расходов

(5.7)

Отсюда

(5.8)

При атмосферном давлении плотность воздуха можно принимать ρ = 1,2 кг/м³. Тогда, определив давление р, найдем расход Q.

Задачи 5.6; 5.7;5.8 – относятся к теме истечения жидкости через водосливы.

Расход воды через водослив с тонкой стенкой определяется по формуле

(5.9)

где коэффициент расхода водослива

m = 0,402 + 0,54Н/Р, (5.10)

Здесь Н – напор на водосливе; Р – высота стенки водослива.

Если бытовая глубина в нижнем бьефе h_б > P и z/P < 0,7 (z – перепад на водосливе), то водослив будет затопленным и для определения расхода Q необходимо воспользоваться формулой

(5.11)

По Базену коэффициент подтопления

(5.12)

где h_П – превышение отметки в лишнем бьефе над гребнем водослива, h_П = h_б – P.

Для водослива с широким порогом:

(5.13)

Если скорость подхода к водосливу υ = 0,5 м/с, то напор на водосливе с широким порогом

Коэффициент расхода m зависит от очертания входного ребра. Для порога с острой входной кромкой

(5.14)

Для порога с закругленной входной кромкой

(5.15)

При наличии бокового сжатия, когда b < B,

(5.16)

Если h_П = h_б – P > 0,8Н_о, то водослив с широким порогом будет подтопленным и в этом случае расход

(5.17)

По справочным данным, коэффициент подтопления σ_П можно определить из таблицы.