Общие замечания

В инженерной практике часто приходится рассматривать вопросы истечения жидкости через отверстия в днище или в боковых стенках аппаратов, а также через короткие патрубки, называемые насадка-
ми [14].

Отверстие называется затоплен­ным, если находится в перегородке, и жидкость вытекает в смежный заполненный резервуар. Отверстие считается незатопленным, если жидкость вытекает в атмо­сфе­ру.

Если для отверстия справедливо условие:

d < 3 d, (4.1)

где d – толщина стенки;

d – диаметр отверстия,

оно называется отверстием в тонкой стенке. В этом случае струя преодолевает лишь местное сопротивление самого отверстия. Огибая переднюю кромку, струя вытекает из отверстия, не касаясь его внутренней поверхности (рис. 4.1 а).

а б Рис. 4.1. Схемы истечения из тонкостенного (а) и толстостенного (б) отверстий

В толстостенных отверстиях следует учитывать не только потери вследствие сжатия, но также потери по длине отверстия (рис. 4.1 б). В этом случае d > 3 d. На некотором, достаточно близком расстоянии от внутренней стенки аппарата образуется так называемое сжатое сечение, имеющее наименьшую площадь. Сжатие струи объясняется условием подхода частиц к отверстию. На струю действуют не только силы, выталкивающие ее, но также силы Р, нормальные ей. Так называемое совершенное сжатие струи (рис. 4.2 а) имеет место в отверстии, границы которого удалены от боковой поверхности или дна не менее чем на 3 b, где а, b – размеры сторон прямоугольного отверстия (рис. 4.2 а).

а б Рис. 4.2. Схема совершенного и несовершенного сжатия струи при истечении: а – полное сжатие; б – неполное сжатие

При полном сжатии струя испытывает сжатие со всех сторон
(рис. 4.2 а). На рис. 4.2 б показано неполное сжатие, струя не испытывает сжимающего действия со стороны днища аппарата.

Задача об истечении жидкости сводится к определению скорости истечения, продолжительности истечения жидкости при снижении уровня ее в определенных пределах или полного опорожнения ем-кости.