Истечение жидкости через насадки и отверстия
Истечение жидкости через отверстия и насадки является одной из основных задач гидродинамики. Задача гидравлического расчета отверстий и насадок состоит в определении скорости истечения и величины пропускаемого ими расхода.
Отверстия классифицируют в зависимости
1) от размеров: малое, если диаметр отверстия 
< 
среднее, если < 
большое, если > 
2) от толщины стенок: в тонкой стенке, если ее толщина 
<
в толстой стенке, если ее толщина >
3) от условий сжатия струи: с совершенным и несовершенным сжатием;
с полным и неполным сжатием;
4) от истечения жидкости в ту или иную среду:
незатопленное при истечении в атмосферу;
затопленное при истечении в жидкость.
Малым отверстием называется отверстие, если его размер по высоте не превышает напор , т.е. можно пренебречь изменением давления по его площади.
Насадками называются небольшие по длине трубы 
, присоединенные к отверстиям в тонкой стенке.
В истечении через отверстия и насадки есть много общего. Скорость истечения и вытекающий расход рассчитываются по общим формулам, выведенным на основе уравнения Бернулли. Общими являются также гидравлические характеристики: коэффициенты расхода, скорости, сжатия, сопротивления.
Вытекающая из отверстия струя испытывает на выходе сжатие.
Сжатие называется неполным, если при подходе к отверстию поток с одной или нескольких сторон не испытывает сжатия.
Сжатие называется полным совершенным, если расстояние от любой стороны контура до свободной поверхности жидкости или края стенки, в которой расположено отверстие, не будет меньше утроенного поперечного размера отверстия.
Если условие не соблюдается, то сжатие будет несовершенным.
Коэффициентом сжатия струи 
называется отношение площади сжатого сечения струи 
к площади отверстия 
Скорость истечения жидкости через отверстия и насадки в атмосферу из закрытого сосуда с давлением 
на свободной поверхности определяется по формулам
В случае истечения через затопленные отверстия и насадки из открытого сосуда скорость определяется по формуле
где 
– коэффициент скорости отверстия;
– коэффициент скорости насадка;
–коэффициент кинетической энергии потока;
–коэффициент местного сопротивления отверстия.
Расход жидкости определяют по формулам
где 
– коэффициент расхода отверстия, равный
где 
– скорость истечения идеальной жидкости.
Средние значения коэффициентов истечения , 
, 
, 
для малых отверстий в тонкой стенке и разных насадок при числах Re больше 105 приведены справочных материалах.
В случаях, когда число Re меньше 105, коэффициенты истечения находят из графика А.Д. Альтшуля (рис. 1.16), составленного на основании опытов разных авторов.
Из графика следует, что с увеличением числа Re коэффициент расхода сначала увеличивается, а затем, достигнув максимального значения ( 
при Re=350), уменьшается и стабилизируется на значении, близком к 
. Таким образом, коэффициенты истечения при достаточно больших числах Re зависят только от формы отверстий и насадок.
Рисунок 1.16 – График А.Д. Альтшуля
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГИДРОСТАТИКА. ГИДРОДИНАМИКА
Выполнил студент 4 курса 80 ЗМПТ
факультета механизации
Апанасенко Геннадий Владимирович
Минск 2014