l/d и числа Рейнольдса. Так как на выходе из насадка диаметр струи равен диаметру отверстия, то коэффициент сжатия ε = 1, следовательно, μ =φ =0,82, а коэффициент сопротивления ζ = 0,5.

Отрывной режим характеризуется тем, что струя после сжатия уже не расширяется, а сохраняет цилиндрическую форму и перемещается внутри насадка, не соприкасаясь с его стенками. Истечение становится точно таким же, как и из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов.

Внешний цилиндрический насадок имеет существенные недостатки: на первом режиме - большое сопротивление и недостаточно высокий коэффициент расхода, на втором - очень низкий коэффициент расхода. Он может быть значительно улучшен путем закругления входной кромки или устройства конического входа.

Внутренний цилиндрический насадок представляет короткую трубку, приставленную к отверстию изнутри. В этом случае возможны те же режимы истечения с другими значениями коэффициентов: ζ = 1, μ = 0,71 и μ ≈ ε = 0,5 при первом и втором режимах, соответственно. Коэффициенты истечения из различных насадков представлены в приложении 5.

Рекомендации к решению задач
Для решения задач на истечение жидкости через отверстие, насадок или дроссель при заданном коэффициенте расхода отверстия μ, следует применить формулу (4.2), учитывая при этом, что расчетный напор Н складывается из разности геометрических и пьезометрических высот.

Для определения площади проходного сечения (например, дросселя), скорости перемещения поршня, расхода жидкости удобно использовать формулу (4.3). При этом решение сводится к следующим этапам:

1. 
   определить избыточное давление в полости гидроцилиндра;
   
2. 
   найти разность давлений Δр на отверстии (дросселе);
   
3. 
   записать уравнение расхода жидкости, вытесняемой поршнем;
   
4. 
   выразить неизвестную величину.
   

Примеры решения задач
П ример 4.1. Вода вытекает из закрытого резервуара в атмосферу через отверстие диаметром dи коэффициентом расхода μ. Глубина погружения центра отверстия h, избыточное давление на поверхности жидкости p_0и. Определить расход жидкости. Как изменится избыточное давление для пропуска того же расхода, если к отверстию присоединить внешний насадок длиной

---

l.
Решение:

Расход при истечении жидкости через отверстие определяется по формуле



где - расчетный напор, - перепад давления на отверстии ( =p_0и, т.к. за отверстием давление равно атмосферному); – площадь отверстия. Коэффициент расхода для круглого отверстия принимаем μ = 0,62.

Таким образом, получаем окончательную формулу для расчета расхода воды через отверстие (1)

Если к отверстию в дне резервуара присоединить цилиндрический насадок длиной l того же диаметра, то формула (1) примет следующий вид



тогда зависимость для расчета избыточного давления



Коэффициент расхода для внешнего цилиндрического насадка принимаем равным μ = 0,62.
Пример 4.2. Рабочая жидкость c плотностью ρ подводится в поршневую полость гидроцилиндра под давлением р_н. На линии слива из гидроцилиндра установлен дроссель с проходным сечением S_о и коэффициентом расхода μ. Давление на сливе р_с, усилие на штоке F. Диаметры поршня D, штока d. Определить скорость перемещения поршня гидроцилиндра.




Решение:

Т.к. идеальная капельная жидкость рассматривается как сплошная несжимаемая среда, то процесс перемещения поршня в результате поступления жидкости в напорную полость гидроцилиндра и выходе ее из сливной полости может быть описан уравнением неразрывности: объем, описываемый поршнем в единицу времени, равен объемному расходу жидкости, протекающей через дроссель

Q_п = Q_о (1)

Объем, описываемый поршнем в единицу времени, равен произведению скорости перемещения поршня на его площадь в штоковой области

(2)

Объемный расход жидкости через дроссель можно определить, используя уравнение расхода

---

(3)

где - перепад давлений в нижней области гидроцилиндра и на сливе.

Подставив полученные соотношения (2) и (3) в уравнение (1) получаем



Откуда выражаем скорость перемещения поршня

(4)

Т.к. поршень совершает равномерное движение, то давление в нижней полости гидроцилиндра определим, используя уравнение равновесия сил, приложенных к поршню, выбрав за положительное направление оси направление движения поршня

,

где - движущая сила, создаваемая давлением р_н в верхней полости гидроцилиндра;

– сила сопротивления со стороны жидкости в нижней полости гидроцилиндра;

– сила, создаваемая атмосферным давлением, действующим на шток.

Подставим приведенные выражения



Откуда получаем выражение для расчета давления в нижней (штоковой) полости гидроцилиндра

(5)
На данном этапе удобно провести вычисления, подставив конкретные данные, а затем полученное значение p подставить в формулу (4) и провести расчет скорости перемещения поршня.
Задачи для практических занятий




Задача 4.1. Определить расход жидкости (ρ = 800 кг/м³), вытекающей из бака через отверстие площадью S₀ = 1 см². Показание ртутного прибора, измеряющего давление воздуха, h = 268 мм, высота H₀ = 2 м, коэффициент расхода отверстия µ = 0,60.
З адача 4.2.

---

Жидкость плотностью ρ = 850 кг/м³ вытекает через установленный на боковой поверхности закрытого резервуара цилиндрический насадок диаметром d = 6 см. Избыточное давление на свободной поверхности жидкости p_изб = 6,1 кПа, расход жидкости Q=5 л/с, глубина погружения насадка h = 90 см. Определить коэффициент расхода насадка.


З адача 3.3. Определить направление истечения жидкости (ρ = ρ_вод) через отверстие d₀ = 5 мм и расход, если разность уровней H = 2 м, показание вакуумметра р_вак соответствует 147 мм.рт.ст., показание манометра р_м = 0,25 МПа, коэффициент расхода μ = 0,62.


Задача 4.4. На рисунке показана упрощенная схема самолетного гидропневмоамортизатора. Процесс амортизации при посадке самолета происходит за счет проталкивания рабочей жидкости через отверстие d = 8 мм и за счет сжатия воздуха. Диаметр поршня D = 100 мм. Определить скорость движения цилиндра относительно поршня в начальный момент амортизации, если первоначальное давление воздуха в верхней части амортизатора р₁ = 0,2 МПа, расчетное усилие вдоль штока G = 50 кН, коэффициент расхода отверстия μ = 0,75, плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м³.

З адача 4.5. В трубопроводе диаметром D = 30 мм для ограничения расхода установлена дроссельная шайба, имеющая центральное отверстие с острой входной кромкой, диаметр отверстия d = 10 мм. Определить потерю давления Δp, вызываемую шайбой в трубопроводе при расходе жидкости (керосин – ρ = 800 кг/м³) Q = 2 л/с. Отверстие шайбы имеет коэффициент сопротивления ξ = 0,06 и коэффициент сжатия струи ε = 0,63.

Задача 4.6. Определить время полного хода поршня гидроцилиндра при движении против нагрузки, если давление на входе в дроссель р_н =16 МПа, давление на сливе р_с = 0,3 МПа. Нагрузка вдоль штока F = 35 кН, коэффициент расхода дросселя μ=0,62, диаметр отверстия в дросселе d_др=1 мм, плотность масла ρ = 900 кг/м³, диаметры: цилиндра

---

D = 60 мм, штока d = 30 мм; ход штока L = 200 мм.

З адача 4.7. Определить значение силы F, преодолеваемой штоком гидроцилиндра при движении его против нагрузки со скоростью V= 20 мм/с. Давление на входе в дроссель р_н = 20 МПа; давление на сливе р_с = 0,3 МПа; коэффициент расхода дросселя µ = 0,62; диаметр отверстия дросселя d = 1,2 мм; D = 70 мм; D_ш = 30 мм; ρ = 900 кг/м³.

З адача 4.8. Жидкость с плотностью ρ = 850 кг/м³ подается от насоса в гидроцилиндр, а затем через отверстие в поршне площадью S_о = 5 мм² и гидродроссель в бак (р_б = 0). Определить, при какой площади проходного сечения дросселя поршень будет находится в неподвижном равновесии под действием силы F= 3000 Н, если диаметр поршня D = 100 мм, диаметр штока D_ш = 80 мм, коэффициент расхода отверстия в поршне μ₀ = 0,8, коэффициент расхода дросселя μ_др=0,65, давление насоса р_н=1 МПа. Определить площадь проходного сечения дросселя, при которой поршень будет перемещаться со скоростью V_п = 1 см/с вправо.

---

Смотрите также файлы

• 29 Керім Тленшин атындаы жалпы орта мектебіні Оуа штар мектеп.docx

• 1 Пока нет ответа Балл 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса , darf mich niemand stren. Выберите один ответ a. Bevor ich lernte b. Als ich lerne c. Whrend ich lerne d. Bevor ich lerne Очистить мой выбор Вопрос 2.docx

• Уровень 2 V1 Психология ылымы нені зерттейді.docx

• Определение эффективного алгоритма сортировки на основе эмпирического и асимптотического.docx

• Рабочая программа учебной дисциплины Основы безопасности жизнедеятельности.pdf