Изтичане на течност от отвори и дюзи
Изтичането на течност от отвори и дюзи (къси тръби с различни форми и сечения) се характеризира с това, че при този процес потенциалната енергия на течността на много малко разстояние и за много кратко време се преобразува в кинетичната енергия на струята (или капките в общия случай). В този случай възникват някои, големи или не много, загуби на налягане. Подобни режими на течен поток възникват, когато течността изтича от резервоари, резервоари, котли в атмосферата или пространството, пълно с течност. Подобни явления възникват, когато течността тече през малки отвори и процепи в направляващото, контролно и регулиращо оборудване на различни хидравлични системи.
Основният въпрос, на който трябва да се отговори, е как да се определи дебитът и дебитът през отвори или дюзи с различни форми.
Компресиране на струя
Когато течността изтича от резервоара през отвор в тънка стена (Фигура 3.26), чийто диаметър е много по-малък от размера на резервоара, а краищата на отвора имат правоъгълна форма, диаметърът на течащия поток ще бъде по-малък от диаметъра на отвора. Това е така, защото течността, изтичаща от резервоара, навлиза в дупката от всички посоки и след преминаване през дупката посоката на движение на всички частици течност става една и съща.
Фигура 3.26 - Перфектно компресиране на струята
Промяната в посоката на движение на частиците течност поради тяхната инерция не може да настъпи мигновено. Следователно компресията на струята се дължи на необходимостта от постепенна промяна на посоката на движение на течността при преминаване през отвора.
Тъй като размерите на резервоара са много по-големи от размерите на отвора, страничните повърхности и свободната повърхност не могат да повлияят на посоката на течността, влизаща в отвора, тогава в тованаблюдава се перфектна компресия на струята. Тази компресия е най-голяма и се постига на разстояние приблизително равно на диаметъра на отвора. Степента на компресия се изразява чрез степента на компресия ε
,
където , - площ и диаметър на отвора,
, са площта и диаметърът на идеално компресирана струя.
Фигура 3.27 - Несъвършена компресия на струята
В случай, че изтичането се получава от резервоар с такава форма, че стените му влияят върху траекторията на частиците, когато влизат в отвора, се наблюдаванесъвършено компресиране на струята.
Поради факта, че страничните стени на резервоара пред отвора формират посоката на движение на течността, струята след отвора се компресира в по-малка степен, отколкото когато изтича от практически безкраен резервоар (Фигура 3.26). Поради тази причина степента на компресия на струята се променя. Формулите за определяне на тази компресия за различни течности и различни условия на потока са емпирични. Например, за кръгъл централен отвор в тънка крайна стена на тръба и за течности с нисък вискозитет, коефициентът на сгъстяване ε1 може да се намери, като се използва следната емпирична формула в части от съотношението на сгъстяване ε при перфектна компресия на струята
;
Където ;
- площ на отвора,
- площ на сечението на резервоара (в дадения пример, площта на напречното сечение на тръбата).